Węglany

Węglany są to sole nietrwałego kwasu H CO bardzo rozpowszechnione w przyrodzie. Są to substancje krystaliczne, o średniej twardości, zwykle bezbarwne lub białe - czasem lekko zabarwione. Pięknymi barwami odznaczają się węglany miedzi i manganu. Trudno rozpuszczają się w wodzie z wyjątkiem węglanów litowców i na ogół węglanów kwaśnych. Wodne roztwory omawianych minerałów wskutek hydrolizy wykazyją odczyn zasadowy ( Hydroliza - reakcja podwójnej wymiany zachodząca między wodą, a substancją w niej rozpuszczoną, prowadząca do powstania cząsteczek nowych związków chemicznych). Wszystkie węglany rozpuszczają się w roztworach nawet słabych kwasów, tworząc sól i wytwarzając dwutlenek węgla. W postaci krystalicznej występują głównie w skałach osadowych, szczególnie wapiennych.

Ze względu na skład chemiczny wyróżnia się pięć klas węglanów:
1. Węglany kwaśne
2. Węglany bezwodne
3. Węglany bezwodne zawierające inny anion
4. Węglany uwodnione
5. Węglany uwodnione zawierające inny anion

W przyrodzie rozpoznano tylko nieliczne kwaśne węglany: sodu(Na), potasu(K), amonu (NH ), które krystalizują w wyniku ewaporacji jeziornej i stepowej ( Ewaporacja - silne parowanie). Węglany kwaśne to m.in.

- Nahcolit - NaNCO - występuje w ewaporatach i lawach wulkanicznych ( Ewaporaty - skały osadowe, pochodzenia chemicznego. Należą do nich skały gipsowe i anhydrytowe, sól kamienna, sole potasowo-magnezowe oraz niektóre skały węglanowe).

- Kalicinit - KHCO - występuje w glebach stepowych.

Podczas ogrzewania węglany kwaśne przechodzą w obojętne, natomiast większość obokętnych ulega rozkładowi na tlenek metalu i CO .

Wśród węglanów bezwodnych wyróżnia się:

1. Proste węglany bezwodne
2. Złożone węglany bezwodne
3. Bezwodne węglany zawierające inny anion

Grupę prostych węglanów bezwodnych, tworzą bezwodne węglany metali dwuwartościowych, które okazują morfotropię (Morfotropia - zmiana typu struktury kryształu powodowana podstawieniem w sieci krystalicznej jednych jonów przez inne ). Węglany bezwodne to m.in.

- Magnezyt - MgCO - występowanie: skupienia ziarniste - związane są ze skałami dolomitowymi lub łupkami talkowymi skupienia zbite - powstają jako produkt przeobrażenia skał zasadowych i ultrazasadowych stanowiąc wypełnienia szczelin i gniazd wśród serpentynitów. Magezyt stanowi surowiec do uzyskiwania magnezu, do wyrobu materiałów ogniotrwałych, cementu Sorela Znajduje również zastosowanie w przemyśle farb i lakierów (jako biały pigment) , izolatorów elektrycznych oraz w przemyśle chemicznym, szklarskim i papierniczym, w medycynie jako środek przeczyszczający oraz zobojętniający nadmiar kwasu żołądkowego.

- Smitsonit - ZnCO - tworzy skupienia naciekowe jasnoszare, żółte lub brunatne, przeważnie w skałach wapiennych i dolomitowych. Najczęściej wraz z hemimorfitem tworzy mieszaninę mineralną zwaną galmanem, inaczej ruda cynku. Stanowi surowiec do otrzymywania metali.

- Syderyt - FeCO - Syderyt jest białawy, żółtawy, szarawy lub brunatny. Jest minerałem kruchym. Tworzy często większe skupienia w skałach węglanowych ( wapieniach i dolomitach ) oraz w skałach ilasto - piaszczystych (sferosyderyt ). Osadza się też w wodnych środowiskach redukujących (głównie w zatokach morskich, lagunach lub zbiornikach słodkowodnych). Również jest surowcem do otrzymywania metali.

- Rodochrozyt - MnCO - spotykany w osadach morskich głębszych stref. Jest surowcem do otrzymywania metali.

- Cerusyt - PbCO - pospolity w dolomitach kruszconośnych. Występuje w strefie utleniania kruszców ołowiu.

- Węglan wapnia - CaCO - występuje w przyrodzie w postaci dwóch minerałów: kalcytu i aragonitu.

Kalcyt - szpat islandzki - jest to najważniejszy związek wapnia. Minerał ten powstaje najczęściej ze szkieletów różnych organizmów asymilujących węglan wapniowy, żyjących w morzach i wodach lądowych. Kalcyt jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie. Jest bezbarwny i przeźroczysty lub zabarwiony; głównie na żółtawo lub brunatnawo. Jest składnikiem wielu skał osadowych (wapienie, margle). Stanowi też główny składnik marmurów (skałą złożoną głownie z tej substancji jest wapniak czyli kamień wapienny). Kryształy szpatu islandzkiego używane są do wytwarzania przyrządów optycznych.
Aragonit - jest bezbarwny, białawy lub żółtawy. Najczęściej powstaje wskutek prosesów hydrotermalnych. Krystalizuje z wód gorących źródeł lub tworzy nacieki na jaskiniach. W normalnych warunkach nietrwały, z biegiem czasu przechodzi w kalcyt. Jest pospolitym składnikiem skorup i szkieletów organizmów współczesnych oraz głównym składnikiem pereł.
Naturalny węglan wapnia jest stosowany w budownictwie ( wapień, marmur) jako surowiec do otrzymywania wapna palonego (wapień),jako napełniacz gumy, papieru i linoleum. Jest też składnikiem pasty do zębów.

Grupę podwójnych węglanów bezwodnych stanowią węglany kationów dwuwartościowych: Ca, Mg, Fe, Mn, Ba, Sr (stront) oraz alkanów ziem rzadkich. Ich występowanie w skorupie ziemskiej jest związane ze strefą działalności hydrotermalnej oraz ze strefą hipergeniczną.

Jednym z przykładów jest:
- Dolomit - CaMg[CO ] - jest to minerał skałotwórczy. Powstaje najczęściej jako produkt przeobrażenia wapieni pod działaniem wody morskiej zawierającej rozpuszczone związki magnezu. Skały dolomitowe są stosowane jako kamień budowlany i drogowy, topnik w metalurgii, do produkcji cementu, szkła, wyrobów ceramicznych i materiałów ogniotrwałych.

Klasę bezwodnych węglanów zawierających inny anion stanowią węglany Cu, Zn, Pb, Bi (bizmut), Ca, Mn, Na i Al, zawierające aniony [OH], Cl, O, [SO ] lub [PO ] . Związane są ze strefą hipergeniczną, objętą działalnością hydrotermalną niskich temperatur lub ze strefami kontaktowymi. Np:

- Malachit - Cu [(OH) /Co ] - jest to zielony minerał, dający się polerować. Jest używany do wyrobów ozdobnych i otrzymywania zielonych farb.

Krystalizacja węglanów uwodnionych jest związana przeważnie ze strefą hipergeniczną. Wyróżnić tu należy proste węglany uwodnione oraz węglany uwodnione zawierające inny anion. Jest to np;

- Soda rodzima - Na Co x 10H O - krystalizuje z wody jezior sodowych np. Wadi Natrum (Egipt).

Następnym ważnym węglanem jest węglan sodowy czyli soda. Występuje w postaci bezwodnej. Jest to biały, krystaliczny, higroskopijny proszek, rozpuszczalny w wodzie i w rozcieńczonych kwasach mineralnych z wydzieleniem dwutlenku węgla. Jest jednym z najważniejszych produktów chemicznych. Stosuje się go do otrzymywania szkła, środków piorących i myjących, wodorotlenku i azotanu sodu oraz innych soli sodowych. Poza tym wykorzystujemy go w przemyśle włókienniczym i papierniczym, do zmiękczania wody, w hutnictwie ( w celu odsiarczenia żelaza), jako odczynnik czemiczny, a także w farbiarstwie i garncarstwie.