Avainero karbonaatin ja bikarbonaatin välillä on, että karbonaatti-ionilla on -2 sähkövaraus, kun taas bikarbonaatilla on -1 sähkövaraus.
Ihmiskeho tuottaa hiilidioksidia aineenvaihdunnan sivutuotteena. Suurin osa tästä hiilidioksidista liukenee veriplasmaan ja on bikarbonaatin muodossa. Karbonaatti- ja bikarbonaattijärjestelmät ovat pääasiassa vastuussa veren pH-arvon ylläpitämisestä, ja ne toimivat puskurina veressämme. Kun hiilidioksidi liukenee veteen, muodostuu bikarbonaattia ja hiilihappoa, ja näiden lajien välillä vallitsee tasapaino.
Mikä on karbonaatti?
Karbonaatti on epäorgaaninen ioni, joka sisältää hiiliatomin ja kolme happiatomia. Siinä on negatiivinen kaksiarvoinen varaus (-2 sähkövarausta). Karbonaatti-ionilla on trigonaalinen tasogeometria ja sen molekyylipaino on 60 g mol-1.
Vaikka karbonaatti-ionin Lewis-rakenteessa on yksi hiili-happi-kaksoissidos ja kaksi hiili-happi-yksinkertaista sidosta, se ei ole todellinen rakenne. Karbonaatti-ioni osoittaa resonanssistabiloitumista. Siksi sillä on hybridirakenne kaikista resonanssirakenteista. Siksi kaikilla hiili-happisidoksilla on samanpituinen ja happiatomeilla on osittainen negatiivinen varaus (siis kaikki happiatomit ovat samanlaisia.).
Kuva 01: Karbonaatti-ionin kemiallinen rakenne
Kun hiilidioksidi tai bikarbonaatti liukenee veteen, muodostuu karbonaatti-ioneja. Ja tämä ioni on tasapainossa bikarbonaatti-ionien kanssa. Luonnollisesti se yhdistyy toisen metalli-ionin tai toisen positiivisen ionin kanssa muodostaen yhdisteitä. Karbonaattikiviä on erilaisia, kuten kalkkikivi (kalsiumkarbonaatti), dolomiitti (kalsium-magnesiumkarbonaatti), potaska (kaliumkarbonaatti) jne.
Lisäksi karbonaattiyhdisteillä on ratkaiseva rooli hiilen kierrossa. Ajan myötä hiiltä sisältävät yhdisteet muuttuvat sedimenttikiviksi, kun ne laskeutuvat pitkäksi ajaksi. Sitten, kun nämä kivet sääntyvät, hiilidioksidia vapautuu takaisin ilmakehään. Samoin näitä yhdisteitä kuumennettaessa niistä vapautuu helposti hiilidioksidia. Lisäksi karbonaattiyhdisteet ovat ionisia ja veteen liukenemattomia.
Mikä on bikarbonaatti?
Bikarbonaatti on yksiarvoinen anioni, jossa on yksi vety-, yksi hiili- ja kolme happiatomia. Se muodostuu hiilihapon deprotonoitumisesta. Sillä on trigonaalinen tasogeometria keskushiiliatomin ympärillä. Bikarbonaatti-ionin molekyylipaino on 61 g mol-1.
Kuva 02: Bikarbonaatti-ionin resonanssirakenne
Lisäksi tämä ioni osoittaa resonanssistabiloitumista kahden happiatomin välillä, jotka eivät ole yhteydessä vetyyn. Luonnossa bikarbonaatti on emäksistä, ja se on karbonaatti-ionin konjugaattihappo ja hiilihapon konjugaattiemäs. Lisäksi positiivisesti varautuneet ionit voivat yhdistyä negatiivisesti varautuneen hapen kanssa tässä ionissa ja muodostaa ionisia suoloja. Yleisin bikarbonaattisuola on natriumbikarbonaatti, jota kutsumme päivittäisessä käytössä leivinjauheeksi. Lisäksi bikarbonaattiyhdisteet vapauttavat hiilidioksidia reagoidessaan happojen kanssa.
Mitä eroa on karbonaatilla ja bikarbonaatilla?
Karbonaatti ja bikarbonaatti ovat epäorgaanisia anioneja. Keskeinen ero karbonaatin ja bikarbonaatin välillä on, että karbonaatti-ionilla on -2 sähkövaraus, kun taas bikarbonaatilla on -1 sähkövaraus. Lisäksi vetyatomin läsnäolon vuoksi karbonaatti-ionin moolimassa on 60 g/mol, kun taas bikarbonaatti-ionin moolimassa on 61 g/mol.
Toinen merkittävä ero karbonaatin ja bikarbonaatin välillä on se, että vahvasti emäksisissä olosuhteissa karbonaatti-ioneja on enemmän, kun taas bikarbonaatti-ioneja on enemmän heikossa emäksisessä liuoksessa. Lisäksi kyky liueta veteen vaikuttaa myös eroon karbonaatin ja bikarbonaatin välillä. Tuo on; karbonaatti-ioneja sisältävät yhdisteet eivät liukene veteen huoneenlämpötilassa ja ilmakehän paineessa. Monet bikarbonaattisuolat ovat kuitenkin liukoisia veteen huoneenlämpötilassa.
Alla on yhteenveto karbonaatin ja bikarbonaatin välisestä erosta taulukkomuodossa.
Yhteenveto – karbonaatti vs bikarbonaatti
Sekä karbonaatti että bikarbonaatti ovat ioneja, jotka sisältävät hiili- ja happiatomeja. Bikarbonaatti-ionissa on kuitenkin myös vetyatomi. Siksi tämä vetyatomi saa ionin muuttumaan yksiarvoisiksi anioneiksi, kun taas karbonaatti on kaksiarvoinen anioni. Yhteenvetona, avainero karbonaatin ja bikarbonaatin välillä on, että karbonaatti-ionilla on -2 sähkövaraus, kun taas bikarbonaatilla on -1 sähkövaraus.
