Как сказано выше, при растворении СО; в воде частично образуется угольная кислота. При этом в растворе устанавливается равновесие
Существование равновесия объясняется тем, что угольная кислота является очень слабой кислотой (K1 = 4,3 × 10-3, K2 = 4,7 × 10-11при 25 °С). В свободном виде угольная кислота неизвестна, так как она неустойчива и легко разлагается.
Угольная кислота как двухосновная образует средние соли – карбонаты и кислые соли – гидрокарбонаты. Качественной реакцией на эти соли является действие на них сильных кислот. При этом угольная кислота вытесняется из своих солей и разлагается с выделением углекислого газа:
При пропускании СО; в известковую воду выпадает белый нерастворимый в воде осадок:
Из всех карбонатов в воде растворимы карбонаты щелочных металлов и аммония. Гидрокарбонаты большинства металлов хорошо растворимы в воде. В водных растворах карбонаты и гидрокарбонаты гидролизуются, давая при этом щелочную реакцию.
Под действием избытка оксида углерода (IV) нерастворимые в воде карбонаты превращаются в растворимые гидрокарбонаты:
Гидрокарбонаты при нагревании распадаются на карбонаты, углекислый газ и воду:
Все карбонаты, кроме карбонатов щелочных металлов, при нагревании разлагаются на оксид металла и диоксид углерода:
Карбонаты натрия и калия плавятся без разложения (tпл (Na2CO3) =853 °С, tпл (K2CO3) = 894 °С).
Из солей угольной кислоты наибольшее практическое значение имеет сода Na2CO3. Эта соль образует несколько кристаллогидратов, из которых самым устойчивым является Na2CO3 × 10Н2O (кристаллическая сода). При прокаливании кристаллической соды получают безводную или кальцинированную соду Na2CO3. Широко используется также питьевая сода K2HCO3. Из солей других металлов важное значение имеют поташ К2CO3 и СаСО3, распространенный в природе в виде известняка, мела и мрамора.
Соду, лишь в небольших количествах встречающуюся в природе (вода соляных озер, природные залежи), получают двумя способами: сульфатным и аммиачным.
В основе сульфатного способа (способ Н. Леблана) лежат следующие реакции:
Полученный в последней реакции сплав обрабатывается водой, раствор после отстаивания сливают и выпаривают и получают «сырую» (с примесями) соду, которую затем перекристал-лизовывают из воды.
Аммиачный способ (способ Э. Сольве) основан на следующих реакциях:
При температуре ниже 30 °С растворимость гидрокарбоната натрия значительно хуже, чем у NH4HCO3, NaCl и NH4C1. Образовавшийся осадок питьевой соды отфильтровывают, промывают холодной водой и прокаливают:
Выделившийся при этом оксид углерода (IV) вновь используют в производстве. Нагревая раствор, содержащий хлорид аммония с известью, получают вновь аммиак:
