Carbonate​

Was sind Carbonate?

Die Salze der Kohlensäure werden Carbonate und Hydrogencarbonate genannt. Wenn Wasser, das gelöstes CO2 enthält, unter Druck gesetzt wird, bildet sich eine schwach saure Lösung (formell als H2CO3 bekannt). Kohlensäure ist eine instabile Verbindung, die sich in Wasser und Kohlendioxid zersetzt. Viele Arten von Karbonaten – auch bekannt als Spate – kommen in der Natur vor, darunter Berge wie die Dolomiten und Korallenriffe.

Carbonate sind die anorganischen Salze und organischen Ester der Kohlensäure, die eine anorganische Verbindung ist.

Es gibt zwei Serien von Salzen, die sich von der diphotonischen (zweibasischen) Säure ableiten:

• Hydrogencarbonate, auch primäre Carbonate genannt, mit der allgemeinen Formel MIHCO3
• Sekundärkarbonate, mit der allgemeinen Formel MI2CO3. Die sekundären Carbonate basieren auf dem doppelt negativ geladenen Carbonat-Ion CO32-.
• Die Ester der Kohlensäure mit der allgemeinen Strukturformel R1-O-C(=O)-O-R2, wobei R1 und R2 kohlenstoffhaltige Alkyl- oder Arylreste sind, werden ebenfalls als Carbonate bezeichnet und sind unter Kohlensäureester beschrieben. Polymere Carbonate haben die Strukturformel (O-R-O-C(=O)-)n

Carbonate sind ionische Salze und daher im Allgemeinen kristalline Feststoffe bei Raumtemperatur. Sie werden durch die Reaktion einer Base und einer Säure gebildet, in diesem Fall Natriumhydroxid und Kohlensäure. Das Carbonat-Anion verleiht den Verbindungen keine Eigenfarbe, so dass ihre Farbe durch das beteiligte Kation bestimmt werden kann. Carbonate sind geruchlos. Mit Ausnahme der Alkalicarbonate sind sie in Wasser nur schwer löslich, so dass die meisten Metallionen bei der Reaktion mit Alkalicarbonaten in wässriger Lösung ausfallen.

Das Carbonat-Anion ist völlig planar aufgebaut, mit 120° Bindungswinkeln zwischen den einzelnen Sauerstoffatomen. Die Abstände aller drei O-Atome zum zentralen Kohlenstoffatom sind gleich gross und liegen mit etwa 130 pm zwischen der Länge der C-O-Einfachbindungen (143 pm) und der C=O-Doppelbindungen (123 pm).

Karbonate sind in der Natur allgegenwärtig und können in vielen verschiedenen Formen vorkommen.

Sie sind häufige Minerale, bilden aber keine gemeinsame Mineralklasse mit den Nitraten, wie Strunz (9. Auflage) vorschlägt. Auch die Borate werden nach der im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik von Dana in die Klasse der Karbonate eingeordnet. Ein wichtiger Vertreter der Karbonate ist Witherit, ein Bariumkarbonatmineral. Calcit, Aragonit und Vaterit sind allesamt Calciumcarbonatminerale, und Siderit (Eisenspat) ist ein Eisencarbonatmineral. Azurit und Malachit sind basische Kupferkarbonate; Magnesit ist ein Magnesiumkarbonat; Rhodochrosit (Manganspat) ist ein Mangankarbonat; Gaylussit, Natrit und Pirssonit sind Natriumkarbonate; Soda und Trona sind Natriumverbindungen; Smithsonit (Zinkspat) ist ein Zinkkarbonat; Bastnäsit wird zur Gewinnung von Seltenerdmetallen aus Erzlagerstätten verwendet. Dolomit (Calciummagnesiumcarbonat) und “Pottasche” (Kaliumcarbonat), die in der Natur nur als Gemisch vorkommt, sind weitere Beispiele für diese Mineralien.

In der Hydrosphäre gibt es grosse Mengen an Karbonaten, die in den Ozeanen, Seen und Flüssen gelöst sind. Diese Karbonate werden von fast allen lebenden Organismen als Gerüstsubstanzen verwendet. Aus geologischer Sicht sind Sedimentite (Kalkstein) häufiger als Metamorphite oder magmatische Gesteine (Karbonatit).