Kľúčový rozdiel medzi uhličitanom a hydrogénuhličitanom je v tom, že uhličitanový ión má -2 elektrický náboj, zatiaľ čo hydrogénuhličitan má -1 elektrický náboj.
Ľudské telo produkuje oxid uhličitý ako vedľajší produkt metabolizmu. Väčšina tohto oxidu uhličitého sa rozpúšťa v krvnej plazme a je prítomný vo forme bikarbonátu. Uhličitanový a hydrogénuhličitanový systém je zodpovedný hlavne za udržiavanie pH našej krvi a pôsobí ako tlmivý roztok v našej krvi. Keď sa oxid uhličitý rozpustí vo vode, vytvorí sa hydrogenuhličitan a kyselina uhličitá a medzi týmito druhmi je rovnováha.
Čo je uhličitan?
Uhličitan je anorganický ión obsahujúci atóm uhlíka a tri atómy kyslíka. Má záporný dvojmocný náboj (-2 elektrický náboj). Uhličitanový ión má trigonálnu rovinnú geometriu a jeho molekulová hmotnosť je 60 g mol-1.
Hoci Lewisova štruktúra uhličitanového iónu má jednu dvojitú väzbu uhlík-kyslík a dve jednoduché väzby uhlík-kyslík, nie je to skutočná štruktúra. Uhličitanový ión vykazuje stabilizáciu rezonancie. Má teda hybridnú štruktúru všetkých rezonančných štruktúr. Preto všetky väzby uhlík-kyslík majú podobnú dĺžku a atómy kyslíka majú čiastočný záporný náboj (preto sú všetky atómy kyslíka podobné.).
Obrázok 01: Chemická štruktúra uhličitanového iónu
Keď sa oxid uhličitý alebo hydrogenuhličitan rozpustí vo vode, tvoria sa uhličitanové ióny. A tento ión je v rovnováhe s hydrogénuhličitanovými iónmi. Prirodzene, spája sa s iným kovovým iónom alebo iným kladným iónom, čím vytvára zlúčeniny. Existujú rôzne typy uhličitanových hornín, ako je vápenec (uhličitan vápenatý), Dolomit (uhličitan vápenato-horečnatý), potaš (uhličitan draselný) atď.
Uhličitanové zlúčeniny navyše zohrávajú kľúčovú úlohu v uhlíkovom cykle. Postupom času sa zlúčeniny obsahujúce uhlík pri dlhodobom ukladaní premenia na sedimentárne horniny. Potom, keď tieto horniny zvetrávajú, oxid uhličitý sa uvoľňuje späť do atmosféry. Podobne pri zahrievaní týchto zlúčenín ľahko uvoľňujú oxid uhličitý. Ďalej, uhličitanové zlúčeniny sú iónové a sú nerozpustné vo vode.
Čo je bikarbonát?
Bikarbonát je jednomocný anión, ktorý má jeden atóm vodíka, jeden uhlík a tri atómy kyslíka. Vzniká deprotonáciou kyseliny uhličitej. Má trigonálnu rovinnú geometriu okolo centrálneho atómu uhlíka. Hydrogénuhličitanový ión má molekulovú hmotnosť 61 g mol-1.
Obrázok 02: Rezonančná štruktúra bikarbonátového iónu
Tento ión navyše vykazuje stabilizáciu rezonancie medzi dvoma atómami kyslíka, ktoré nie sú spojené s vodíkom. V prírode je hydrogénuhličitan alkalický a je to konjugovaná kyselina uhličitanového iónu a konjugovaná zásada kyseliny uhličitej. Okrem toho sa kladne nabité ióny môžu spájať so záporne nabitým kyslíkom v tomto ióne a vytvárať iónové soli. Najbežnejšou soľou hydrogénuhličitanu je hydrogénuhličitan sodný, ktorý pri každodennom používaní nazývame prášok do pečiva. Navyše hydrogénuhličitanové zlúčeniny pri reakcii s kyselinami uvoľňujú oxid uhličitý.
Aký je rozdiel medzi uhličitanom a hydrogénuhličitanom?
Uhličitany a hydrogénuhličitany sú anorganické anióny. Kľúčový rozdiel medzi uhličitanom a hydrogenuhličitanom je v tom, že uhličitanový ión má -2 elektrický náboj, zatiaľ čo hydrogénuhličitan má -1 elektrický náboj. Navyše v dôsledku prítomnosti atómu vodíka je molárna hmotnosť uhličitanového iónu 60 g/mol, zatiaľ čo molárna hmotnosť iónu hydrogénuhličitanu je 61 g/mol.
Ďalší významný rozdiel medzi uhličitanom a hydrogénuhličitanom je ten, že v silne zásaditých podmienkach bude viac uhličitanových iónov, zatiaľ čo hydrogénuhličitanových iónov bude viac v slabo zásaditom roztoku. Okrem toho schopnosť rozpúšťať sa vo vode tiež prispieva k rozdielu medzi uhličitanom a hydrogenuhličitanom. To znamená; zlúčeniny s uhličitanovými iónmi nie sú rozpustné vo vode pri teplote miestnosti a atmosférickom tlaku. Mnohé hydrogénuhličitanové soli sú však rozpustné vo vode pri izbovej teplote.
Nižšie je zhrnutie rozdielu medzi uhličitanom a bikarbonátom vo forme tabuľky.
Zhrnutie – uhličitan vs. bikarbonát
Uhličitany aj hydrogenuhličitany sú ióny obsahujúce atómy uhlíka a kyslíka. Avšak hydrogénuhličitanový ión má tiež atóm vodíka. Preto tento atóm vodíka spôsobuje, že sa ión stane jednomocným aniónom, zatiaľ čo uhličitan je dvojmocný anión. Stručne povedané, kľúčový rozdiel medzi uhličitanom a hydrogénuhličitanom je v tom, že uhličitanový ión má -2 elektrický náboj, zatiaľ čo hydrogénuhličitan má -1 elektrický náboj.
