碳化物及碳酸盐

碳化物通常指金属或非金属与碳组成的二元化合物。从元素的属性划分为金属碳化物和非金属碳化物。碳化钙(CaC2,俗称电石)、碳化铬(Cr4C3)、碳化钽(TaC)、碳化钒(VC)、碳化锆(ZrC)、碳化钨(WC)等都是金属碳化物。碳化硼(B4C)、碳化硅(SiC)等属于非金属碳化物。碳酸盐可分正盐 M2CO3、酸式盐 MHCO3及碱式碳酸盐M2(OH)2CO3(M为金属) 三类。自然界存在的碳酸盐矿有方解石、文石(霰石)、菱镁矿、白云石、菱铁矿、菱锰矿、菱锌矿、白铅矿、碳酸锶矿和毒重石等。碳酸盐和酸式碳酸盐(又称重碳酸盐)大多数为无色的。碱金属和铵的碳酸盐易溶于水,其他金属的碳酸盐都难溶于水。碳酸氢钠在水中的溶解度较小,其他酸式碳酸盐都易溶于水。 含有氢氧基团的金属离子碳酸盐称为碱式盐,为复盐。重要的有碱式碳酸铜[CuCO3·Cu(OH)2]、碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2]等及自然界存在的蓝铜矿[Cu3(CO3)2(OH)2]、孔雀石[Cu2(OH)2CO3]等

碳化物分类

碳化物的键型划分为离子型碳化物、共价型碳化物和间隙型碳化物。

离子型碳化物,如碳化钙、碳化铍等。

碳离子有C(4-),C2(2-),C3(4-)三种,C(4-)与水作用发生水解生成甲烷;C2(2-)与水作用发生水解生成乙炔;C3(4-)目前仅制得碳化镁(Mg2C3),与水作用发生水解生成丙二烯。

共价型碳化物,如碳化硅、碳化硼等,属原子晶体,既不与水作用也不与硝酸作用,且硬度大,可用作研磨粉和耐火材料。至于甲烷和其他碳氢化合物等,其晶体为分子晶体,已属有机化合物,通常不列入碳化物中。

间隙型碳化物多为过渡金属碳化物。多具有金属光泽、导电,以及熔点高、硬度大的特点,因此常被用作硬质合金的重要原料。

碳酸盐分类

碳酸盐是金属元素阳离子和碳酸根相化合而成的盐类。碳酸盐矿物的种数在95种左右,其中白云石是在自然界分布极广的矿物,而且不少碳酸盐矿物是重要的非金属矿物原料,也是提取Fe,Mg,Mn,Cu等金属元素及放射性元素Th、U的重要矿物来源,具有重要的经济意义。 在碳酸盐矿物中,主要的阴离子为[CO3]2-,阳离子主
要是Ca2+、Mg2+,其次Na+、Fe2+以及Cu2+、Zn2+、Pb2+、Mn2+、Bi3+等。一些碳酸盐矿物具有完好的单晶体,也可呈块状、粒状、放射状和土状等集合体形态。 碳酸盐矿物大多数为无色或白色,含铜者呈鲜绿或鲜蓝色,含锰者呈玫瑰红色,含稀土者或铁者呈褐色,含钴者呈淡红色,含铀者呈黄色。矿物硬度不大,一般在3左右。最大的是稀土碳酸盐矿物的硬度,但也不超过4.5,非金属光泽为主。碳酸盐矿物主要为外生成因,分布广泛,可形成大面积分布的海相沉积地层。内生成因的碳酸盐岩多数出现在岩浆热液阶段。

碳化物及碳酸盐