وقد تعني التسميةاستر لحامض الكربونيك، وهو مركب عضوي يحتوي على مجموعة كربوناتC(
=O)(O–)2.
من الأملاح المشهورة أيضا البيكربونات bicarbonate وكلاهما ينتج منثاني أكسيد الكربون.
تنتج أملاح لكربونات منحمض الكربونيك (H2CO3). يحتوي جزيء هذا الحمض على ذرتين منالهيدروجين وتنشأ منها الهيدروكربونات ورمزها الكيمايئيMIHCO3 والكربونات وصيغتها الكيميائية MI2CO3وتنشأ الكربونات من أيون الكربونات الذي له شحنتين سالبتين: CO32−.
وصيغة استر حمض الكربونات هي R1−O−C(=O)−O−R2 حيثR1 und R2 مجموعةألكيل أو مجموعةأريل تحتويان علىالكربون.بولي كربونات وصيغتها العامة: (O−R−O−C(=O)−)n.
كما يمكن أن يشير مصطلح «كربونات» فيعلم الجيولوجياوعلم المعادن، إليالصخور والمعادن الكربونية (والتي تتكون في الأساس من معادن الكربونات)، وكلا من المعادن والصخور يهيمن عليهم أيون الكربونات CO2−3.
يعتبر أيون الكربونات أبسط أنيونأوكسوكربوني. حيث يتكون منذرة كربون واحدة محاطة بثلاث ذراتأكسجين، في ترتيب مستوى ثلاثي الزوايا، فيالتناظر الجزيئي D3h.كتلته الجزيئية 60.01 جم / مول ويحمل أيون الكربونات شحنة إجمالية قدرها -2. أيون الكربونات هو القاعدة المرافقة لأيون كربونات الهيدروجين (بيكربونات)، HCO3 ، وأيضا القاعدة المرافقة لـ H2CO3، (حمض الكربونيك).
يحتويهيكل لويس لأيون الكربونات علىرابطين منفردتين (الرابطتين الطويلتين) مرتبطين مع ذرات الأكسجين السالبة، ورابطة واحدة مزدوجة قصيرة مرتبطة مع ذرة أكسجين متعادل.
هذا الهيكل غير متوافق معالتناظر الملحوظ للأيون، والذي يدل علي أن الروابط الثلاثة متساوية الطول وأن ذرات الأكسجين الثلاثمتكافئة. كما في حالة أيون النترات متساويالإلكترون، يمكن تحقيق التناظر عن طريق الرنين بين ثلاثة هياكل:
ويمكن تلخيص هذا الرنين من خلال نموذج مع روابط كسرية ورسوم غير محددة:
شكلأنيون الكربونات مسطحا وتفصل بينذراتالأكسجين فيه زوايا قدرها 120° متمركزة على ذرة الكربون، ويبلغ الرابطة بين الأكسجين وذرة الكربون نحو 130 بيكومتر وهي مسافة تقارن بمسافةالرابطة الأحادية C-O- التي تبلغ 143 بيكومتروالرابطة الثنائية C=O-التي تبلغ طولها 123 بيكومتر.[2]
تنتمي الكربونات إلى الأملاح الأيونية وهل لذلك تكونمتبلورة فيدرجة حرارة الغرفة. ولا يبدي لأنيون الكربونات لونا، وعندما يكون ملح الكربونات ملونا فيأتي لونه منالكاتيون المرتبط بأنيون الكربونات. وليس للكربونات رائحة.
تتحلل جميع أملاح أو معادن الكربونات بشكل عامبالتسخين، ويتحررثاني أكسيد الكربون مندورة الكربون طويلة المدى إلىدورة الكربون قصيرة المدى ويترك وراءهأكسيد المعدن.[3] وتسمى هذه العملية «التكليس»،بعد الاسم السابق «الكالكس»، وهو الاسم اللاتيني للجير الحي أو أكسيد الكالسيوم، CaO، والذي يتم الحصول عليه عن طريق تحميص الحجر الجيري في فرن الجير. تتكون أملاح الكربونات عندما يرتبط أيون موجب الشحنة (+,+2 ،أو +3) بذرات الأكسجين سالبة الشحنة للأيون عن طريق تكوين عوامل جذب كهروستاتيكية معها، مكونًا مركبًا أيونيًا:
تتكونالمياه الغازية عن طريق إذابة ثاني أكسيد الكربون في الماء تحت الضغط. عندما ينخفض الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون، فعلى سبيل المثال عند فتح علبة صودا، تتغير حالة توازن كل أنواع الكربونات في العلبة (كربونات، بيكربونات، ثاني أكسيد الكربون، وحمض الكربونيك) حتى يصبح تركيز ثاني أكسيد الكربون في المحلول يساويذوبانية ثاني أكسيد الكربون عند درجة حرارة وضغط الجو. يعمل إنزيم أنهيدراز الكربونيك (كربوأنهيدراز) في الكائنات الحية، على تسريع التحول البيني لثاني أكسيد الكربون وحمض الكربونيك.
وعلى الرغم من أن معظم أملاح الكربونات غير قابلة للذوبان في الماء ، فإن الأمر نفسه لا ينطبق على أملاح البيكربونات. ففي المحاليل المائية، يتغير التوازن بين الكربونات والبيكربونات وثاني أكسيد الكربون وحمض الكربونيك باستمرار، وذلك تبعاً للتغيرات فيدرجة الحرارة وظروفالضغط. ففي حالة وجودأيونات بعضالمعادن التي تحتوي على كربونات غير قابلة للذوبان (مثل كربونات الكالسيومCaCO3)، ينتج عنها تكوين مركبات غير قابلة للذوبان نتيجة لهذهالأيونات.
يتفاعل كربونات الكالسيوم معالماءوثاني أكسيد الكربون ويتحول إلى هيدروكربونات الكالسيوم.وينشأ هذا التفاعل عند ذوبان الحجر الجيري في المياه الأرضية المحتوية علىحمض الكربونيك. وينشأ عن ذلك الماء العسر.
ويمرر ثاني أكسيد الكربون الناشيء في ماء الجير أو ماء الباريت حيث يحدث تعكيرا أبيض اللون للماء من كربونات الكالسيوم كاربونات أو كربونات الباريوم.
يتفاعل هيدروكسيد الباريوم مع ثاني اكسيد الكربون وينتج كربونات الباريوم وماء.
ويعين الكربونات بدقة في محاليل مخففة منها مع تعيين الكربونات الهيدروجينية عن طريق الترسيب بإضافةحمض الهيدروكلوريك: يظهر المحلول أولا pH-value أعلى من 8,3 ومع أضافة المزيد من حمض الهيدروكلوريك تصل القيمة إلى pH 8,3 والتي تعادل تركيز الكربونات. ومع استهلاك الحمض حتى الوصول إلى قيمة pH 4,3 فيصبح مقدار الحمض المستهلك يساوى مجموع كل من الكربونات والهيدروكربونات. وعندما يكون محلول الكربونات الأصلي تحت pH 8,3، يتم الإكتفاء بوضع مقدار 3 أو 4 عند المعايرة (فيتبقى هيدروكربونات فقط) ومن ثم يحتسب مقدار الحمض المستهلك.
توجد الكربونات كثيرا في الطبيعة في صورة معادن مختلفة. وطبقا لتصنيف شترونز للمعادن فهي تكون مع النترات صنفا معدنيا واحدا. كما يضم تصنيف دانا إليهما البورات.
^International Union of Pure and Applied Chemistry (2005).Nomenclature of Inorganic Chemistry (IUPAC Recommendations 2005). Cambridge (UK): Royal Society of Chemistry–International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). (ردمك0-85404-438-8).نسخة إلكترونية باللغة الإنجليزية.
^ابA.F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg :Lehrbuch der anorganischen Chemie, 1995, Walter de Gruyter,ISBN 3-11-012641-9.
