Оз + 2НС1 = СаС12 + Н20 + C02f

В промышленности большие количества диоксида углерода получают при обжиге известняка:

СаС03 = СаО C02f

Диоксид углерода при обычных условиях—бесцветный газ, примерно в 1,5 раза тяжелее воздуха, благодаря чему его можно переливать, как жидкость, из одного сосуда в другой. Масса 1 л С02 при нормальных условиях составляет 1,98 г. Растворимость диоксида углерода в воде невелика: 1 объем воды при 20 °С растворяет 0,88 объема С02, а при 0 °С—1,7 объема. Применяется диоксид углерода при получении соды по аммиачно-хлоридному способу (см. стр. 426), для синтеза карбамида (стр. 427), для получения солей угольной кислоты, а также для газирования фруктовых и минеральных вод и других напитков.

Под давлением около 0,6 МПа диоксид углерода при комнатной температуре превращается в жидкость. Жидкий диоксид углерода хранят в стальных баллонах. При быстром выливании его из баллона поглощается вследствие испарения так много теплоты, что С02 превращается в твердую белую снегообразную массу, которая, не плавясь, сублимируется при —78,5 °С. Твердый диоксид углерода под названием «сухой лед» применяется для охлаждения скоропортящихся продуктов, для производства и сохранения мороженого, а также во многих других случаях, когда требуется получение низкой температуры.

Раствор С02 в воде имеет кисловатый вкус и обладает слабокислой реакцией, обусловленной присутствием в растворе небольших количеств угольной кислоты Н2С03, образующейся в результате обратимой реакции:

со2 + н2о ^ н2со3

Таким образом, диоксид углерода является ангидридом угольной кислоты.

Равновесие последней реакции сильно сдвинуто влево-, лишь очень небольшое количество растворенного С02 превращается в угольную кислоту.

Угольная кислота Н2С03 может существовать только в водном растворе. При нагревании раствора диоксид углерода улетучивается, равновесие образования Н2С03 смещается влево, и в конце концов остается чистая вода.

Угольная кислота очень слабая. В растворе она диссоциирует

главным образом на ионы Н+ и НСОз" и лишь в ничтожном коли-», честве образует ионы СОз :

Н2С03 ^ Н+ + НсОз ?=± 2Н+ + С023-

Константа диссоциации угольной кислоты по первой ступени, учитывающая равновесие ионов со всем количеством диоксида углерода в растворе (как в форме СОг, так и в виде угольной кислоты), выражается соотношением:

к , ГнЦнсо;] =4S,10-r,

Константа диссоциации по второй ступени;

[нсоз1

Как двухосновная кислота, угольная кислота образует два ряда солей — средние и кислые; средние соли называются карбонатами, кислые — гидрокарбонатами.

Соли угольной кислоты могут быть получены или действием диоксида углерода на щелочи, или путем обменных реакций между растворимыми солями угольной кислоты и солями других кислот. Например;

NaOH + С02 = NaHC03 NaHCOa + NaOH = Na2C03 + Н20 ВаС12 + Na2C03 = ВаС03ф + 2NaCl

Со слабыми основаниями угольная кислота в большинстве случаев дает только основные соли, примером которых может служить карбонат гидроксомеди (СиОН)2С03. Встречающийся в природе минерал такого состава называется малахитом.

При действии кислот, даже таких слабых, как уксусная, все карбонаты разлагаются с выделением диоксида углерода. Этой реакцией часто пользуются для открытия карбонатов, так как выделение С02 легко обнаружить по характерному шипению.

При нагревании все карбонаты, кроме солей щелочных металлов, разлагаются с выделением С02. Продуктами разложения в большинстве случаев являются оксиды соответствующих металлов, например;

MgC03 = MgO + C02f CaC03 = СаО + C02f

Гидрокарбонаты щелочных металлов при нагревании переходят в карбонаты;

2NaHC03 « Na2C03 + C02f + Н20

Большинство гидрокарбонатов, а также карбонаты калия, натрия, рубидия, цезия и аммония растворимы в воде; карбонаты других металлов в воде нерастворимы.

Растворы карбонатов щелочных металлов вследствие гидролиза имеют сильнощелочную реакцию

Na2C03 + H20 ^=fc NaHC03 + NaOH

или

СО?" + H20 5F=* HCO3 + ОН"

Из солей угольной кислоты в природе чрезвычайно распростра-. ней карбонат кальция СаС03. Он встречается в виде известняка, мела, мрамора,

Карбонат кальция нерастворим в воде. Поэтому известковая вода (раствор гидроксида кальция) при пропускании через нее диоксида углерода мутнеет:

Са(ОН)2 -f С02 *= CaC03j + Н20

Однако, если пропускать С02 через известковую воду долгое время, то мутная вначале жидкость постепенно светлеет и наконец становится совершенно прозрачной. Растворение происходит вследствие образования кислой соли — гидрокарбоната кальция:

СаС03 + Н20 + С02 = Са(НСОэ)2

Гидрокарбонат кальция — вещество непрочное. При кипячении раствора или продолжительном его стоянии на воздухе гидрокарбонат разлагается с выделением С02 и образованием средней соли.

Растворимостью гпдрокарбонатов в воде объясняется постоянное передвижение карбонатов в природе. Почвенные и грунтовые воды, содержащие С02, просачиваясь сквозь почву и особенно сквозь пласты известняка, растворяют карбонат кальция и уносят его с собой в виде ги