imported>Lila Pikmin: /* growthexperiments-addlink-summary-summary:1|0|0 */

2025-07-23T07:37:53Z

growthexperiments-addlink-summary-summary:1|0|0

Neue Seite

{{Dieser Artikel| behandelt den Begriff ''Carbonate'' im chemischen Sinne. Weitere Bedeutungen finden sich unter [[Carbonate (Begriffsklärung)]].}}
[[Datei:Carbonate group structural formulae v.3.png|miniatur|hochkant=0.8|Struktur des Carbonat-Ions (oben '''blau''' markiert) mit 3 gleichwertigen Sauerstoff-Atomen. Unten: Struktur der Kohlensäure-Ester. Die Carbonat-Gruppe ist '''blau''' markiert. R1 und R2 sind [[Alkyl]]- oder [[Aryl]]-Reste. Bei einem Halbester ist R2=H.]]

'''Carbonate''' (fachsprachlich) oder '''Karbonate''' sind die anorganischen [[Salze]] und organischen [[Ester]] der per definitionem anorganischen [[Kohlensäure]] (H2CO3). Von der zweiprotonigen (zweibasigen) Säure leiten sich zwei Reihen von Salzen ab, nämlich die [[Hydrogencarbonate]], die auch primäre Carbonate genannt werden, mit der allgemeinen Formel MIHCO3 und die sekundären Carbonate, mit der allgemeinen Formel MI2CO3. Die sekundären Carbonate basieren auf dem zweifach negativ geladenen Carbonat-Ion CO32−.

Die Ester der Kohlensäure mit der allgemeinen Strukturformel R1–O–C(=O)–O–R2, wobei R1 und R2 kohlenstoffhaltige [[Alkylgruppe|Alkyl-]] oder [[Arylgruppe|Aryl-]]Reste sind, werden auch Carbonate genannt und unter [[Kohlensäureester]] beschrieben. [[Polymer]]e Carbonate haben die allgemeine Strukturformel (O–R–O–C(=O)–)n und werden unter [[Polycarbonate]] behandelt.

Von der in freier Form nicht existierenden [[Orthokohlensäure]] (C(OH)4) leiten sich die [[Orthokohlensäureester]] mit der Strukturformel C(OR)4 ab.

== Eigenschaften ==
Das Carbonat-[[Anion]] ist vollkommen planar gebaut, mit 120°-Bindungswinkeln zwischen den einzelnen [[Sauerstoff]]<nowiki />atomen. Die Abstände aller drei O-Atome zum zentralen [[Kohlenstoff]]<nowiki />atom sind gleich und liegen mit etwa 130 [[Pikometer|pm]] zwischen der Länge von C-O-[[Kovalente Bindung|Einfachbindungen]] (143 pm) und C=O-[[Doppelbindung]]en (123 pm).<ref name="howi" />

Carbonate sind ionische Salze und deshalb bei Raumtemperatur in der Regel kristalline Feststoffe. Das Carbonat-Anion bringt keine Eigenfarbe in die Verbindungen ein, so dass deren Farbe ggf. durch das betreffende [[Kation]] bestimmt wird. Carbonate sind geruchlos.
Mit Ausnahme der [[Alkalimetalle|Alkali]]-Carbonate sind sie nur wenig wasserlöslich, so dass die meisten Metallionen in wässriger Lösung bei Reaktion mit Alkalicarbonaten ausgefällt werden.

== {{Anker|Carbonatgestein}}Vorkommen ==
Carbonate kommen überall in der Natur vor, meist in Form verschiedener [[Mineral]]e. In der [[Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage)#5. Carbonate und Nitrate|Systematik der Minerale nach Strunz (9. Auflage)]] bilden sie zusammen mit den verwandten [[Nitrate]]n eine gemeinsame Mineralklasse. In der veralteten [[Systematik der Minerale nach Strunz (8. Auflage)#V Nitrate, Carbonate und Borate|8. Auflage der Strunz’schen Systematik]] sowie in der im englischen Sprachraum gebräuchlichen [[Systematik der Minerale nach Dana/Carbonate, Nitrate, Borate|Systematik der Minerale nach Dana]] sind zusätzlich noch die [[Borate]] mit in die Klasse aufgenommen.

Wichtige bzw. bekannte Vertreter der Carbonate sind unter anderem das [[Bariumcarbonat]] [[Witherit]]; die [[Calciumcarbonat]]e [[Aragonit]], [[Calcit]] und [[Vaterit]]; das Eisencarbonat [[Siderit]] (''Eisenspat''); die [[Basisches Kupfercarbonat|basischen Kupfercarbonate]] [[Azurit]] und [[Malachit]]; das [[Magnesiumcarbonat]] [[Magnesit]]; das [[Mangancarbonat]] [[Rhodochrosit]] (''Manganspat''); die [[Natriumcarbonat]]e [[Gaylussit]], [[Natrit]], [[Pirssonit]], [[Soda (Mineral)|Soda]] und [[Trona (Mineral)|Trona]], das [[Zinkcarbonat]] [[Smithsonit]] (''Zinkspat'')<ref name="wog" /> sowie [[Bastnäsit]] als Rohstoff zur Gewinnung der [[Metalle der Seltenen Erden]]. Weitere Vertreter der Carbonatfamilie sind [[Dolomit (Mineral)|Dolomit]] (''Calciummagnesiumcarbonat'') und die in der Natur nur als Stoffgemisch bekannte „Pottasche“ (''[[Kaliumcarbonat]]''). Die Gesamtmenge des in der [[Lithosphäre]] enthaltenen Kohlenstoffs beträgt etwa 2,9·1016 [[Tonne (Einheit)|t]].<ref name="howi"/>

Weiterhin enthält auch die [[Hydrosphäre]] der Meere, Seen und Flüsse große Mengen gelöster Carbonate und nahezu alle Lebewesen tragen sowohl gelöste Carbonate in sich oder benutzen unlösliche Carbonate als Gerüstsubstanz. Geologisch betrachtet treten Carbonate meist als [[Sedimentite]] ([[Kalkstein]]) seltener Metamorphite oder gar magmatische Gesteine ([[Karbonatit]]) auf.

<gallery>
Calcite-20188.jpg|[[Calcit]]
Aragonite-196792.jpg|[[Aragonit]]
Magnesite-121892.jpg|[[Magnesit]]
Dolomite-Magnésite- Navarre.jpg|[[Dolomit (Mineral)|Dolomit]] (weiß) und [[Magnesit]] (gelb)
Galena-Quartz-Siderite-tuc1028e.jpg|[[Siderit]]
Malachite, azurite (Maroc).jpg|[[Azurit]] (blau) und [[Malachit]] (grün)
Chalcopyrite-Quartz-Rhodochrosite-hbru-07a.jpg|[[Rhodochrosit]] (rot)
Smithsonite violette (USA).jpg|Violett- bis rosafarbener [[Smithsonit]]
Strontianite with Sulphur.jpg|[[Strontianit]]
Witherite-48305.jpg|[[Witherit]]
</gallery>

== Reaktionen ==
* Reaktion zwischen Kohlensäure und Calciumcarbonat:
:<math>\mathrm{CaCO_3 + H_2O + CO_2 \longrightarrow Ca(HCO_3)_2}</math>
:Calciumcarbonat reagiert mit [[Wasser]] und [[Kohlenstoffdioxid]] zu Calcium[[hydrogencarbonat]].

Diese Reaktion spielt sich bei der Lösung von Kalkstein in kohlensäurehaltigem Grundwasser ab. Sie ist der Ursprung der [[Wasserhärte]].

* [[Dissoziation (Chemie)|Dissoziation]] in Wasser:
:<math>\mathrm{MgCO_3 \longrightarrow Mg^{2+} + CO_3^{2-}}</math>
:Magnesiumcarbonat dissoziiert zu einem Magnesiumion und einem Carbonation.

* Zerfall beim Erhitzen:
:<math>\mathrm{CaCO_3 \longrightarrow CaO + CO_2}</math>
:Calciumcarbonat zerfällt zu Calciumoxid und Kohlenstoffdioxid.

Dies ist die Reaktion bei der Herstellung von [[Calciumoxid|Branntkalk]].

''Siehe auch:'' [[Carbonat-Silicat-Zyklus]]

=== Basische Reaktion ===
Die Carbonationen reagieren mit Wasser zu Hydrogencarbonat- und Hydroxidionen. Es handelt sich dabei um eine [[Säure-Base-Reaktion]].

:<math>\mathrm{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^- }</math>

Dieses [[Gleichgewichtsreaktion|Gleichgewicht]] liegt zwar auf der linken Seite, durch die erhöhte Konzentration an Hydroxidionen reagieren Lösungen von Carbonaten aber deutlich [[Alkalien|alkalisch]].

== Nachweis ==
[[Datei:Carbonat.jpg|mini|Carbonatnachweis mit Barytwasser]]
[[Carbonat]]-Ionen (CO32−) lassen sich durch Zugabe von Salzsäure nachweisen, bei der [[Kohlenstoffdioxid]] entsteht:

:<math>\mathrm{CO_3^{2-} + 2 \ HCl \longrightarrow CO_2 \uparrow + 2 \ Cl^- + H_2O}</math>

Kohlenstoffdioxidgas wird in die [[Nachweisreagenz]] Kalk- oder [[Barytwasser]] geleitet. Dort erzeugt es eine weiße Trübung von [[Calciumcarbonat|Calcium-]] bzw. [[Bariumcarbonat]]:

:<math>\mathrm{Ba(OH)_2 \ (aq) + CO_2 \ (g) \longrightarrow BaCO_3 \downarrow + H_2O \ (l)}</math>
:Bariumhydroxid und Kohlenstoffdioxid reagieren zu Bariumcarbonat und Wasser

Der quantitative Nachweis geringer Carbonatkonzentrationen in Wässern erfolgt zusammen mit der Bestimmung von [[Hydrogencarbonate]]n oft durch eine [[Titration]] mit [[Salzsäure]] („SBV“): weist das Messgut zu Beginn einen [[pH-Wert]] über 8,3 auf, so ist der Salzsäureverbrauch bis zum Erreichen von pH 8,3 äquivalent der Carbonatkonzentration. Der weitere Säureverbrauch bis zum Erreichen von pH 4,3 entspricht der Summe von Carbonat und Hydrogencarbonat. Bei Wässern mit pH-Werten unter 8,3 titriert man gleich nur bis 4,3 (nur noch Hydrogencarbonat) und errechnet den ursprünglichen, dann sehr geringen Anteil an Carbonat-Ionen aus dem [[Kohlensäure#Dissoziationsgleichgewicht|Dissoziationsgleichgewicht]] der Kohlensäure.

Carbonate und Hydrogencarbonate können auch durch Ionen-[[HPLC]] oder durch [[Kapillarelektrophorese]] bestimmt werden. In beiden Fällen wird ein „Gesamtcarbonat“ ermittelt und die Komponenten Carbonat, Hydrogencarbonat und „Freie Kohlensäure“ unter Berücksichtigung von pH-Wert, Ionenstärke und Temperatur wiederum aus dem Dissoziationsgleichgewicht der Kohlensäure errechnet.

== Weblinks ==
{{Commonscat|Carbonates|Carbonate}}
{{Wiktionary|Carbonat}}
{{Wikibooks|Praktikum Anorganische Chemie/ Carbonat}}
* {{DNB-Portal|4147300-0}}
* {{Mineralienatlas | ID= Carbonat | Titel= Carbonat (varaltet: Karbonat) | Abruf= 2019-10-14}}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="howi">
{{Holleman-Wiberg | Auflage= 101. | Startseite= ?}}
</ref>
<ref name="wog">
{{Internetquelle | autor= | url= https://www.spektrum.de/lexikon/geographie/carbonat/1327 | titel= Carbonat | hrsg= [[Spektrum.de]] | datum= 2014-12-04 | abruf= 2019-10-14}}
</ref>
</references>

{{Normdaten|TYP=s|GND=4147300-0|LCCN=sh/85/020136}}

[[Kategorie:Stoffgruppe]]
[[Kategorie:Carbonat|!]]
[[Kategorie:Puffersubstanz]]

Carbonate - Versionsgeschichte

imported>Lila Pikmin: /* growthexperiments-addlink-summary-summary:1|0|0 */