VIII.9. Cacbonat của IIA
Là những muối phổ biến trong thiên nhiên ở dưới dạng các khoáng vật khác nhau
Manhezit MgCO
3
Dolomit MgCO
3
.CaCO
3
Stroxianit SrCO
3
Vitrerit BaCO
3
Canxit Aragonit
Đá cẩm thạch Đá phấn
Các muối cacbonat của nhóm IIA đều là chất ở dạng tinh thể, khó tan trong nước.
Bảng 8.11. Tích số tan của các MCO
3

Trong dung dịch có chứa CO
2
dư, các muối cacbonat của Ca, Sr, Ba lại tan do tạo ra muối hidrocacbonat M(HCO
3
)
2
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O Ca(HCO

3
)
2

phản ứng này giải thích hiện tượng ăn mòn đá vôi trong thiên nhiên và do phản ứng đó nên trong nước sông, nước ngầm có
chứa một lượng đáng kể Ca(HCO
3
)
2
.
Khi để trong không khí hoặc đun nóng, các muối tan đó bị phân hủy tách ra CO
2
và trở lại dạng cacbonat kết tủa ban đầu, phản
ứng này giải thích hiện tưởng tạo thành thạch nhũ, suối hóa đá, cặn ấm, cặn nồi hơi
Ca(HCO
3
)
2
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O


Chất BeCO
3
MgCO

3
CaCO
3
SrCO
3
BaCO
3
T
t
1.10
-3
4.10
-5
4,8.10
-9
1,1.10
-10
5.10
-9
0
t
→
Ngược lại, các muối trung hòa BeCO
3
và MgCO
3
không tan trong dung dịch chứa một lượng dư khí CO
2
, chúng bị thủy phân
tạo ra kết tủa là những muối cacbonat bazơ [M(OH)]

2
CO
3

Muối bazơ luôn được tạo thành khi cho dung dịch cacbonat của kim loại kiềm tác dụng với muối tan của Be và Mg.
2Na
2
CO
3
+ 2MgCl
2
+ H
2
O → [Mg(OH)
2
]CO
3
↓ + 4NaCl + CO
2

Các muối MCO
3
bị dung dịch axit (kể cả CH
3
COOH) phân hủy tạo CO
2
.
Khác với M
2
CO

3
, các MCO
3
đều bị nhiệt phân, độ bền nhiệt tăng từ MgCO
3
đến BaCO
3
Bảng 8.12. Nhiệt độ phân hủy của các MCO
3

Chất MgCO
3
CaCO
3
SrCO
3
BaCO
3
t
0
C 540 897 1290 >1360

VIII.9.1. BeCO
3

- Khi cho muối cacbonat của kim loại kiềm tác dụng với berili tạo ra muối bazơ [Be(OH)]
2
CO
3
. Muối này có thể chuyển

thành muối trung hòa khi đun nóng với dung dịch KHCO
3
đặc.
[Be(OH)]
2
CO
3
+ 2KHCO
3
2 BeCO
3
↓ + K
2
CO
3
+ 2 H
2
O
- [Be(OH)]
2
CO
3
là chất rắn màu trắng, khó tan trong nước, nhưng tan trong một lượng dư cacbonat kim loại kiềm, đặc
biệt dễ tan trong dung dịch (NH
4
)
2
CO
3
.

[Be(OH)]
2
CO
3

+ 3(NH
4
)
2
CO
3
2(NH
4
)
2
[Be(CO
3
)
2
] + 2NH
3
.H
2
O
- BeCO
3
kết tinh từ dung dịch ở dạng tetrahidrat, khi đun nóng đến 100
0
C chuyển thành muối khan, khi đun đến nhiệt độ
cao hơn bị phân hủy tạo CO

2
.
BeCO
3
BeO + CO
2
0
t
→
0
t
→
VIII.9.2. MgCO
3

- Khi đun nóng dung dịch cũng bị thủy phân tạo muối cacbonat bazơ, cũng tương tự như BeCO
3
, MgCO
3
tan trong một lượng
dư cacbonat kim loại kiềm, tan trong dung dịch (NH
4
)
2
CO
3
do tạo ra muối kép M
2
[Mg(CO
3

)
2
].4H
2
O, KH[Mg(CO
3
)
2
].4H
2
O.
- MgCO
3
tan trong dung dịch axit tạo muối. Mặt khác khi cho khí CO
2
qua chất lỏng có chứa huyền phù MgCO
3
, huyền phù
này tan do tạo ra Mg(HCO
3
)
2
.
- Khi cho muối magie tác dụng với cacbonat của kim loại kiềm tạo thành muối bazơ:
2Na
2
CO
3
+ 2MgCl
2

+ H
2
O → [Mg(OH)
2
]CO
3
+ 4NaCl + CO
2
-Muối cacbonat bazơ của magie có thành phần gần đúng là Mg(OH)
2
.xMgCO
3
.nH
2
O (x = 3,4; n = 3,4,5…).
- MgCO
3
tinh khiết được điều chế bằng cách thổi CO
2
tinh khiết lên bề mặt dung dịch cacbonat bazơ của magie ở 150
0
C -
220
0
C.
[Mg(OH)
2
]CO
3
+ CO

2
→ 2MgCO
3
↓ + H
2
O

VIII.9.3. CaCO
3

- Là chất kết tinh màu trắng, ít tan trong nước (1,4 mg/100 gam nước ở 25
0
C) , tan nhiều hơn trong dung dịch chứa lượng
dư NH
4
Cl. Khi đun sôi CaCO
3
với dung dịch NH
4
Cl, nó bị phân hủy hoàn toàn:
CaCO
3
+ 2NH
4
Cl CaCl
2
+ 2NH
3
+ CO
2

+ H
2
O
- Trong nước có chứa khí CO
2
, độ tan của CaCO
3
tăng lên nhờ tạo thành muối hidrocacbonat tan.
- Ở nhiệt độ cao, nó tương tác với một số oxit như SiO
2
, Al
2
O
3
, NO
2
, và khí NH
3
v.v
CaCO
3
+ SiO
2
→ CaSiO
3
+ CO
2

- CaCO
3

được điều chế bằng cách cho muối canxi tác dụng với dung dịch muối cacbonat của kim loại kiềm hoặc amoni,
cũng có được khi cho nước vôi hấp thụ khí CO
2
.
0
t
→
VIII.9.4. SrCO
3

- Là chất rắn màu trắng, rất khó tan trong nước. Trong dung dịch SrCO
3
bị thủy phân một phần tạo ra môi trường
kiềm. Tan nhiều trong dung dịch có chứa CO
2
do tạo ra muối hidocacbonat. Khi nung nóng bị phân hủy tạo CO
2
,
nhưng phản ứng khó hơn so với CaCO
3
.
- SrCO
3
được điều chế bằng cách cho muối tan của Sr tác dụng với (NH
4
)
2
CO
3
.

VIII.9.5. BaCO
3

- Dung dịch bão hòa có phản ứng kiềm do bị thủy phân. BaCO
3
tan trong axit, tan một ít trong dung dịch chứa
CO
2
do tạo ra muối hidrocacbonat, cũng tan trong dung dịch amoni tạo ra muối kép giống như MgCO
3
.
- BaCO
3
được điều chế bằng cách cho dung dịch Ba(OH)
2
hấp thụ khí CO
2
hoặc cho dung dịch muối Ba tác dụng
với muối cacbonat của kim loại kiềm.
-Trong công nghiệp BaCO
3
được điều chế bằng cách dùng than khử BaSO
4
ở 600
0
C - 800
0
C tạo ra BaS, sau đó cho
dung dịch BaS tác dụng với CO
2

tạo kết tủa BaCO
3
:
BaSO
4
+ 2C → BaS + 2CO
2
BaS + CO
2
+ H
2
O → BaCO
3
+ H
2
S.
- Cũng có thể đun nóng huyền phù BaSO
4
với dung dịch K
2
CO
3
đậm đặc:
BaSO
4
+ K
2
CO
3
→ BaCO

3
+ K
2
SO
4
III.10. Sunfat của nhóm IIA
- Đều là những chất kết tinh màu trắng. Hai muối BeSO
4
và MgSO
4
đều dễ tan, các muối còn lại đều khó tan, độ tan giảm
dần từ BeSO
4
đến BaSO
4
.
Bảng 8.13. Ở 20
0
C độ tan (g/100 g nước) của các MSO
4
- Muối sunfat của IIA đều tạo ra muối kép với các kim loại IA dạng M
2
M’(SO
4
)
2
.
VIII.10.1. BeSO
4


- Tạo thành khi đun nóng BeO hoặc Be(OH)
2
trong dung dịch H
2
SO
4
dư. Tinh thể BeSO
4
tách ra ở dạng tám mặt không
màu ngậm 4 H
2
O, ngoài ra còn các dạng ngậm hai hoặc sáu H
2
O.

MSO
4
Be Mg Ca Sr Ba
Độ tan 39,9 35,5 0,203 0,015 2.10
-4
T
t
- - 2,4.10
-5
3,2.10
-7
1,1.10
-10
- Trong dung dịch nước BeSO
4

bị thuỷ phân một phần, nhưng kém hơn BeCl
2
. Khi làm bay hơi dung dịch không
chứa H
2
SO
4
, tinh thể tách ra ở dạng muối bazơ. Khi nung nóng tinh thể hidrat BeSO
4
.4H
2
O đến 230
0
C chuyển
thành muối khan, nung ở nhiệt độ cao hơn, bắt đầu tách SO
3
và sau đó chuyển thành BeO tinh khiết:
2BeSO
4
2BeO + 2SO
2
+ O
2
VIII.10.2. MgSO
4


- Ở trạng thái khan là chất bột màu trắng, từ dung dịch nước tách ra dạng tinh thể hidrat ngậm 1; 2; 4; 5; 6; 7
và 12 phân tử nước, trong đó dạng 2; 4; 5 phân tử nước là ít bền. Quan trọng hơn cả là dạng monohidrat (kizerit) và
heptahidrat (muối đắng)

- MgSO
4
cũng được điều chế bằng cách cho MgO tác dụng với dung dịch H
2
SO
4
30%. Tinh thể tách ra từ dung
dịch này ở dạng heptahidrat, nung nóng đến 238
0
C, dạng heptahidrat chuyển thành dạng khan. Nếu nung ở nhiệt độ
cao hơn nữa tách dần thành SO
3
.
0
t
→
- Trong thiên nhiên, nó ở dạng khoáng chất kizerit (monohidrat) và dạng heptahidrat (muối đắng).
- MgSO
4
tạo ra muối kép với kim loại kiềm, trong đó chú ý là là dạng xenit có thành phần M
2
[Mg(SO
4
)
2
].6H
2
O.
VIII.10.3. CaSO
4


- là chất rắn, màu trắng, ít tan trong nước (203,6 mg/100 g H
2
O ở 20
0
C). Độ tan tăng chậm khi tăng nhiệt độ,
nhưng quá 50
0
C độ tan giảm dần. Đường cong độ tan có điểm cực đại ở khoảng 30
0
C – 40
0
C.
- Trong dung dịch muối sunfat của kim loại khác, độ tan của CaSO
4
giảm xuống, nhưng trong dung dịch H
2
SO
4

đặc, độ tan của CaSO
4
lại cao hơn nhiều vì một phần đã tạo ra các hợp chất kép dễ tan như CaSO
4
.H
2
SO
4
và
CaSO

4
.3H
2
SO
4
.
- Với sunfat của các kim loại kiềm, CaSO
4
tạo ra những muối khó tan, như muối globe Na
2
SO
4
.CaSO
4
; muối
sinvinit K
2
SO
4
.CaSO
4
.H
2
O.
- Trong dung dịch (NH
4
)
2
SO
4

, độ tan của CaSO
4
lại tăng lên do tạo thành muối phức:
(NH
4
)
2
SO
4
+ CaSO
4
(NH
4
)
2
[Ca(SO
4
)
2
]
- CaSO
4
tinh khiết được điều chế bằng cách cho CaCl
2
dư tác dụng với dung dịch (NH
4
)
2
SO
4

. Kết tủa tách ra ở dạng
vi tinh thể hình kim dihidrat ở dưới. Nếu nung trên 66
0
C tách ra dạng khan. Trong thiên nhiên, nó tồn tại CaSO
4
.2H
2
O
gọi là thạch cao. Thạch cao có cấu trúc lớp nên có thể tách thành lá mỏng.
- Khi nung đến gần 128
0
C, thạch cao mất một phần nước kết tinh hemihidrat 2CaSO
4
.H
2
O (hay CaSO
4
.1/2H
2
O) gọi là
thạch cao nung.
0
t
→
- Khi nung đến khoảng 200
0
C – 350
0
C, thạch cao nung chuyển thành CaSO
4

khan, tan trong nước, tương tác với nước
thành thạch cao nhưng không có khả năng đông cứng vì nó có cấu trúc tinh thể mới rất bền vững.
- Khi nung đến gần 500
0
C, chuyển thành dạng không tan trong nước, không tương tác với nước, vì vậy không thể
làm vật liệu kết dính gọi là thạch cao chết.
- Khi nung đến khoảng 900
0
C– 1000
0
C thành chất bột màu trắng khô có khả năng hút ẩm, nên được dùng làm chất
làm khô.
- Khi nung đến 1200
0
C bắt đầu phân huỷ
CaSO
4
CaO + SO
2
+ O
2
0
t
→
VIII.10.4. SrSO
4

- Thường gặp trong thiên nhiên ở dạng khoáng vật seletin. Là nguyên liệu chủ yếu dùng để điều chế các hợp chất
của stronti. SrSO
4

rất ít tan trong nước, ở 18
0
C độ tan vào khoảng 11,4 mg trong 100 g nước.
- Với muối sunfat của kim loại kiềm, chẳng hạn K
2
SO
4
hoặc (NH
4
)
2
SO
4
, stronti sunfat tạo ra những muối kép khó
tan.
VIII.10.5. BaSO
4

- hầu như không tan trong nước. Trong H
2
SO
4
đặc độ tan của BaSO
4
tăng lên do tạo ra tương tự như CaSO
4

(BaSO
4
.H

2
SO
4
).
- BaSO
4
nóng chảy ở 1580
0
C và nung tiếp thì bay hơi hoàn toàn, BaSO
4
được điều chế từ dung dịch muối Ba
2+

và SO
4
2-
.
VIII.11. Các phương pháp định tính để nhận biết
VIII.11.1.Ca
2+
- Ion không màu, màu ngọn lửa đỏ cam, kết tủa trắng với anion SO
4
2-
trong dung dịch và kết tủa này rất ít tan trong axit; kết tủa
với anion CO
3
2-
và kết tủa này tan trong các axit, kể cả axit yếu như axit axetic, axit cacbonic:
CaCO
3

↓ Ca
2+
+ CO
3
2-
K
s
= 10
-8,3
CO
3
2-
+ CO
2
+ H
2
O 2HCO
3
-
K= 10
3,98

Cộng hai phản ứng:
CaCO
3
↓+ CO
2
+ H
2
O Ca

2+
+ 2HCO
3
-
K = 10
-4,32
- Ca
2+
kết tủa với C
2
O
4
2-
tạo CaC
2
O
4
↓ kết tủa này tan được trong dung dịch HCl, nhưng không tan trong axit axrtic.
VIII.11.2.Ba
2+
- Ion không màu, màu ngọn lửa xanh lục, tạo kết tủa màu trắng với anion SO
4
2-
và kết tủa này không tan trong axit; kết tủa màu
trắng với anion CO
3
2-
và kết tủa này tan trong các axit, kể cả axit yếu như axit axetic, axit cacbonic, tương tự như CaCO
3
.


Mg
2+
Ca
2+
Ca
2+
SO
4
2-
Mg
2+
Cl
-
1
2
3
Nước cứng toàn phần
Nước mềm
Nước cứng tạm thời Nước cứng vĩnh cửu
HCO
3
-
HCO
3
-
HCO
3
-
Cl

-
H
+
H
+
H
+
OH
-
OH
-
OH
-
Fe
2+
Fe
2+

Nước cứng
Nước cứng là nước tự nhiên có các muối tan trong nước, chủ yếu là sunfat, clorua và hidrocacbonat của canxi, magie
và sắt.
Tác hại của nước cứng :
Khi đun sôi nước cứng thì muối hirocacbonat đã ta biến thành muối cacbonat không tan lắng xuống thành cặn cáu kết
tủa bám vào phía trong thành nồi hơi supde (nồi cất, ấm nước, bình đựng ) tạo thành một màng cặn cách nhiệt, làm giảm
hệ số cấp nhiệt, có khi còn làm nổ nồi hơi.
Nước cứng cũng không dùng để pha chế thuốc vì có thể gây kết tủa làm thay đổi thành phần của thuốc.
Khi dùng nước cứng nấu làm rau, thịt khó chín; làm mất vị của nước chè.
Giặt bằng nước cứng tốn xà phòng do Ca
2+
làm kết tủa gốc axit trong xà phòng làm xà phòng không lên bọt và làm bẩn

quần áo.
2C
17
H
35
COONa + Ca
2+
Ca(C
17
H
35
COO)
2
+ Na
+
Cách làm mềm nước cứng
:
Đối với nước cứng tạm thời có thể đun sôi nước, thêm vào một lượng vừa đủ Ca(OH)
2
hoặc Na
2
CO
3
tương ứng với
lượng hirocacbonat đã xác định trước bằng phương pháp hóa học.
Đối với nước cứng vĩnh cửu thêm soda Na
2
CO
3
, natri photphat Na

3
PO
4
, hexametaphotphat (NaPO
3
)
6

Ngày nay , người ta dùng rộng rãi phương pháp trao đổi ion.
Nước cứng
Na
+
H
+
Na
+
Na
+
H
+
H
+
H
+
Na
+
Na
+
Na
+

Ca
2+
Ca
2+
Mg
2+
Lôùp nhöïa ionit
Nước mềm
Mg
2+
HÖ thèng t¹o ra n íc tinh khiÕt b»ng ph ¬ng ph¸p ho¸ h¬i
Nước biển
Nước sạch
Đun nước
Nước mặn