Carbonate

Dieser Artikel behandelt den Begriff Carbonate im chemischen Sinne. Weitere Bedeutungen unter Carbonate (Begriffsklärung)

Als Carbonate werden die Salze der vollständig dissoziierten Kohlenstoffsäure bezeichnet. Das zugehörige zweifach negativ geladene Anion ("Säurerest") ist das Carbonat-Ion CO₃^2-.

Auch die Ester der Kohlensäure mit der allgemeinen Strukturformel R-O-C(=O)-O-R', wobei R und R' kohlenstoffhaltige Reste sind, heißen Carbonate. Gehören R und R' zu einem einzigen Molekül, so bildet sich ein Fünfring, den man fortlaufend durchnummeriert: Position (1) Sauerstoff (-O-), (2) ein oxidiertes Kohlenstoff-Atom (-C(=O)-, (3) Sauerstoff (-O-), (4) Alkylgruppe (-C(CH₃)H-) und (5) Methylengruppe (-CH₂-) ... hier wird der Ring wieder geschlossen. Beispiel: Propylencarbonat.

Inhaltsverzeichnis

1 Eigenschaften von Carbonaten
2 Reaktionen von Carbonaten
3 Nachweis von Carbonaten
4 Vorkommen und Verwendung von Calciumcarbonat ("Kalk")
5 Wichtige Carbonate
6 Organische Carbonate
7 Weblinks

Eigenschaften von Carbonaten

Carbonate sind ionische Salze und deshalb bei Raumtemperatur in der Regel kristalline Feststoffe. Das Carbonat-Anion bringt keine Eigenfarbe in die Verbindungen ein, so dass deren Farbe ggf. durch das betreffende Kation bestimmt wird. Carbonate sind geruchlos. Mit Ausnahme der Alkali-Carbonate sind sie schlecht wasserlöslich.

Reaktionen von Carbonaten

Komproportionierung zwischen Kohlensäure und Carbonat: Calciumcarbonat + Wasser + Kohlenstoffdioxid --> Calciumhydrogencarbonat

$\mathrm{ CaCO_3\ + H_2O\ + CO_2\ \rightarrow Ca(HCO_3)_2\ }$

Diese Reaktion spielt sich bei der Lösung von Kalkstein in kohlensäurehaltigem Grundwasser ab. Sie ist der Ursprung der Wasserhärte.

Dissoziation in Wasser: Magnesiumcarbonat --> Magnesiumion + Carbonation

$\mathrm{ Mg_2(CO_3)_2\ \rightarrow Mg^{2+}\ + CO_3^{2-}\ }$

Zerfall beim Erhitzen: -Calciumcarbonat --> Calciumoxid + Kohlenstoffdioxid

$\mathrm{ CaCO_3\ \rightarrow CaO\ + CO_2\ }$

Dies ist die Reaktion bei der Herstellung von Branntkalk.

Siehe auch: Carbonat-Silicat-Zyklus

Nachweis von Carbonaten

Man gibt Bariumhydroxidlösung (Barytwasser) in ein Gärröhrchen (Carbonatröhrchen), das an dem einen Ende mit einem Stopfen versehen ist. In ein passendes Reagenzglas gibt man das Carbonat, übergießt es mit einer Säure (Salzsäure, Schwefelsäure) und verschließt es schnell mit dem Stopfen am Carbonatröhrchen. Nun erhitzt man das Gemisch im Reagenzglas im Wasserbad, wobei nach und nach die Bariumhydroxid-Lösung getrübt wird und das weiße Carbonat BaCO₃ ausflockt.

Vorkommen und Verwendung von Calciumcarbonat ("Kalk")

Calciumcarbonat kommt in Kalkstein, in Zement, in Beton vor und wird zum Bau von Gebäuden verwendet. Außerdem ist Kalkstein in Düngemitteln zu finden.

Im Marmor (dichter reiner Kalkstein) ist Calciumcarbonat enthalten und wird zum Verkleiden von Garnituren verwendet.
Kreide (früher Tafelkreide) besteht auch aus Calciumcarbonat.
Medizin: Calciumcarbonat kann als säurebindendes Mittel (Antacidum) gegen Übersäuerung des Magens verwendet werden; allerdings führt das sich unweigerlich entwickelnde Kohlenstoffdioxid (s. Formel oben) zu Magenblähung und nachfolgendem Aufstoßen; im Extremfall kann ein vorhandenes Magengeschwür durchbrechen. Durch das CO₂ und die gebildete Kohlensäure sowie durch die Neutralisation des Magensaftes wird überdies die Salzsäuresekretion im Magen erneut angeregt. Als Calciumträger ist die Substanz wichtig für die Knochenbildung.
Pharmazeutische Technologie: Als indifferenter Trägerstoff, z.B. in Pulvern und Salben verwendet, weiterhin als Dragierhilfsmittel.
Lebensmitteltechnologie: Lebensmittelzusatzstoff E 170, zugelassen z.B. als ungiftiges Farbmittel für Dragees und für Verzierungen von Lebensmitteln.
Kosmetik: Äußerlich verwendet als mildes, austrocknendes Streupulver und in Präparaten zur Zahnpflege.
Technik, Landwirtschaft: als Schlämmkreide, für Düngemittel. Aus dem Isländischen Doppelspat werden sog. Nicol'sche Prismen für optische Geräte (Polarisationsapparate) angefertigt.
Biologie: Die Schalen und Gehäuse von Muscheln und Schnecken sowie die Korallenstöcke bestehen aus Calciumcarbonat.

Wichtige Carbonate

Kaliumcarbonat / Pottasche
Natriumcarbonat / Soda
Magnesiumcarbonat
Calciumcarbonat / Kalkstein, Kreide, Kesselstein
Calcium-Magnesium-Carbonat / Dolomit

Organische Carbonate

Die kovalenten Carbonate, die sich formal von Alkoholen und Kohlensäure ableiten, kommen natürlich nicht vor. Der einfachste synthetisch hergestellte Kohlensäureester ist Dimethylcarbonat.

In den letzten Jahren haben organische Carbonate in polymerer Form als Polycarbonate besonders bei der Produktion von CDs und DVDs größere wirtschaftliche Bedeutung erlangt.