Hydrogencarbonate, hay còn được gọi là "saure Carbonate" hoặc "Bicarbonate", là muối của axit carbonic, được tạo thành thông qua sự tương tác giữa axit này và các bazơ. Thường người ta gọi cation nước này là "Hydrogencarbonat-ion" - HCO3-, và gọi ngắn gọn là "Hydrogencarbonat" hoặc "Bicarbonat". Khi tiếp tục thêm bazơ để trung hòa cả hai nhóm chức acid (carboxy), chúng ta sẽ thu được cacbonat.
Do khả năng cùng lúc nhận và trao đi proton (tác nhân trao đổi proton), các ion Hydrogencarbonat có ý nghĩa sinh học quan trọng như thành phần chính của hệ thống cân bằng acid-bazơ cacbonic trong cơ thể động vật.
Một số Hydrogencarbonat quan trọng bao gồm natri Hydrogencarbonat (Natron, Bullrich-Salz - NaHCO3), amon Hydrogencarbonat (Hirschhornsalz - NH4HCO3) và canxi Hydrogencarbonat (độ cứng của nước - Ca(HCO3)2).
Các tính chất của Hydrogencarbonat
Trạng thái tổng hợp của Hydrogencarbonat tương tự như cacbonat, vì giữa các ion Hydrogencarbonat và cation tạo thành hợp chất ion. Hydrogencarbonat không màu và dạng bột trắng (trừ khi cation mang màu). Hydrogencarbonat là chất không mùi. Các Hydrogencarbonat hòa tan thường hình thành dung dịch dẫn điện khi pha với nước, do sự tồn tại của cả cation và anion Hydrogencarbonat có thể tự do di chuyển trong dung dịch. Hydrogencarbonat là chất amphoteric.
Phân rã: Trên nhiệt độ 50 °C, Hydrogencarbonat sẽ phân rã, tạo nước và khí carbonic.
Hydrogencarbonat của kim loại kiềm thổ (canxi, magiê, bari, stronti) tương đối hòa tan trong nước, nhưng về cơ bản liên quan đến sự cân bằng phân ly của axit cacbonic, các Carbonat tương ứng rất khó tan. Để tránh vượt quá tích số tan của cacbonat, giá trị pH phải đủ thấp, điều này được đảm bảo thông qua sự hiện diện của một nồng độ tối thiểu của axit cacbonic tự do (hay khí cacbonic hòa tan). Loại này được gọi là axit cacbonic tương ứng. Nếu nó bay hơi từ nước hoặc bị tiêu hao trong hồ nước do quá trình quang hợp, các cacbonat sẽ kết tủa ở dạng tinh thể (đá hoặc hạt vôi).
Do đó, không thể tạo ra Hydrogencarbonat kim loại kiềm thổ dưới dạng chất rắn (dưới điều kiện bình thường). Khi dung dịch được cô đặc, luôn hình thành cacbonat.
Phản ứng của Hydrogencarbonat
Hydrogencarbonat phản ứng như một bazơ yếu với nước thành ion hydroxyl và axit cacbonic không ổn định. Điều này dẫn đến một cân bằng hóa học, chủ yếu nằm ở phía trái, bởi vì giá trị pKB của Hydrogencarbonat (7,48) khá lớn.
Khi thêm một axit mạnh như axit clohydric vào Hydrogencarbonat, chúng sẽ phản ứng như một bazơ yếu, tạo thành khí cacbonic và nước.
Phản ứng này hết sức quan trọng trong việc sản xuất bột ngọt nổi.
Với ion canxi, sự cân bằng diễn ra giữa canxi cacbonat có khả năng kết tủa ít tan:
Ảnh minh họa: 2 HCO3- + Ca2+ ⇄ CaCO3 + CO2 + H2O
Cân bằng này di chuyển mạnh về phía bên phải khi nhiệt độ tăng, và quan trọng cho việc hình thành cặn canxi trong nước. Khi các hạt carbonat được đưa vào lọ các dung dịch canxi cacbonat, cân bằng dịch chuyển về phía bên trái.
Sự xuất hiện và sử dụng của Natri Hydrogencarbonat
Natri Hydrogencarbonat có nguồn gốc từ khoáng chất (Nahcolith) ở Mỹ và được sử dụng trong công nghệ thực phẩm như bột nổi cho bánh mì và nước giải khát. Trong y học, nó được sử dụng để giảm cảm giác cháy rát dạ dày (Bullrichsalz). Natri Hydrogencarbonat cũng là thành phần của bột chữa cháy.
Sự sản xuất của Natri Hydrogencarbonat
Na2CO3 + CO2 + H2O ⟶ 2 NaHCO3 Hình ảnh minh hoạ: Na2CO3 + CO2 + H2O ⟶ 2 NaHCO3 Natri cacbonat, khí cacbonic và nước phản ứng để tạo ra Natri Hydrogencarbonat.
Phản ứng này phải được tiến hành dưới nhiệt độ lạnh.
Sử dụng của Ammonium Hydrogencarbonat
Hirschhornsalz được sử dụng trong việc nướng bánh gingerbread và phân rã thành ammoni, nước và khí cacbonic. Muối được bán trên thị trường thường là một hỗn hợp của Ammonium Hydrogencarbonat, Ammoniumcacbonat và Ammoniumcarbaminat.
Tham khảo
- Alkalinität
- Arnold F Holleman; Egon Wiberg; Nils Wiberg, Lehrbuch der anorganischen Chemie, Walter de Gruyter & Co., Berlin, New York 2007, Aufl. 102, ISBN 978-3-11-017770-1