碳酸H₂CO₃为CO₂溶于水的产物(CO₂在水中的溶解度约0.04mol·dm^-3)，中心原子C采取sp²等性杂化。其中，3个含单电子的杂化轨道与2个OH的氧原子的单电子轨道和1个端氧原子的1个含单电子轨道形成3个σ键。C的未参与杂化的含单电子的轨道与端氧原子中的另一个含单电子的轨道“肩并肩”形成了π键。如图13-4(a)所示。

碳酸与强碱作用生成碳酸盐。碳酸根CO₃^2-的结构如图13-4(b)所示，中心原子C采取sp²等性杂化，每个含单电子的杂化轨道与氧的一个含单电子的p轨道形成σ键，C未参加杂化的含单电子的p轨道与3个(a)氧余下的单电子的p轨道形成离域π键，加上离子所带的2个负电荷，共有6个电子形成离域Ⅱ64键。

图13-4碳酸和碳酸根的结构

碳酸为二元弱酸(Ka1^Θ=4.45×10^-7，Ka₂^Θ=4.69×10^-11)，可以形成碳酸盐和碳酸氢盐。铵和碱金属(除Li外)的碳酸盐易溶于水，其他金属碳酸盐多数难溶于水。

对于难溶的碳酸盐，其对应的碳酸氢盐的溶解度较大。主要是解离时克服+2价离子与-1价离子间的作用力较克服+2价离子与-2价离子间的作用力容易。而对于易溶于水的碳酸盐，其对应的碳酸氢盐通过氢键形成二聚体(图13-5)使其溶解度减小。故有如下溶解度顺序

图13-5 碳酸氢根的氢键二聚体

碳酸钠的水溶液显强碱性，溶液中存在着CO₃^2-和OH^-两种沉淀剂，与金属离子可能生成碳酸盐、碱式碳酸盐或氢氧化物沉淀。

(1)Ca²⁺、Sr²⁺ 、Ba²⁺等，其碳酸盐的溶解度远小于其氢氧化物的溶解度，与碳酸钠溶液混合时生成碳酸盐沉淀。

(2)Al³⁺、Fe³⁺、Cr³⁺等高价金属离子，其氢氧化物的溶解度远小于其碳酸盐的溶解度，与碳酸钠溶液混合时生成氢氧化物沉淀。

(3)Mg ²⁺、Mn ²⁺、Co ²⁺、Ni ²⁺、Cu ²⁺、Zn ²⁺、Ag⁺等，其氢氧化物的溶解度与碳酸盐的溶解度相差不大，与碳酸钠溶液混合时将生成碱式碳酸盐沉淀，如Mg(OH)₂CO₃。为了得到正盐MgCO₃，可以使沉淀剂的碱性降低，即不用碳酸钠而用碳酸氢钠溶液作沉淀剂。

Mg ²⁺+HCO₃-=MgCO₃↓+H⁺

碳酸盐、碳酸氢盐、碳酸的热稳定性顺序依次降低，这可以用H⁺强反极化能力来解释。

文章来源：《无机化学核心教程（第二版）》

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