II класс. Карбонаты

Общие замечания. В этом классе мы встречаем уже весьма значительное число минеральных видов, многие из которых пользуются сравнительно широким распространением в природе. Особенно это относится к СаСO₃, который нередко слагает огромные толщи осадочно-морского происхождения. Часто карбонаты являются также спутниками рудных минералов в месторождениях, а в ряде случаев сами представляют промышленный интерес как источники ряда важных металлов.

Анион [СO₃]^2- способен давать более или менее устойчивые соединения с катионами двухвалентных металлов, обладающими средними и большими ионными радиусами. Число таких металлов невелико. Главнейшие из них: Mg, Fe, Zn, Мn, Са, Sr, Pb, Ва, а также Сu, Zn, Pb и др. с дополнительными анионами [ОН]^1- и Сl^1-.

Близкие к ним по размерам одновалентные катионы (Na, К, NH₄) могут образовывать безводные карбонаты лишь при условии, если вместе с ними в решетку входит катион Н¹⁺, т. е. в виде кислых солей. Водные карбонаты характерны и для катиона Mg²⁺, вообще склонного к гидратации в водных средах.

Карбонаты трехвалентных металлов известны для редких земель с дополнительным анионом F^1-. Из числа малых трехвалентных катионов в карбонатах изредка встречается лишь Аl³⁺, и то в виде двойных и притом водных солей в сочетании с двухвалентными металлами (Сu, Рb).

Карбонатов четырех- и пятивалентных металлов не существует. Шестивалентный уран дает редкий безводный карбонат с добавочным анионом O^2-- U(CO₃)O₂ (рётзерфордит). Остальные известные карбонаты урана являются водными.

Из особенностей физических свойств карбонатов отметим следующие. Твердость безводных карбонатов никогда не бывает высокой. Обычно она колеблется от 3 до 5. Растворимость карбонатов в воде повышенная. Особенно это свойственно карбонатам щелочей и бикарбонатам тех элементов, катионы которых обладают либо относительно малыми ионными радиусами (например, Mg²⁺,Co²⁺), либо, наоборот, очень большими размерами (например, Ва²⁺). Карбонат Cu²⁺ встречается только в виде основных солей, что связано, очевидно, с особенностями строения самого катиона. Этим же, вероятно, объясняются и интенсивные окраски карбонатов меди в зеленый и синий цвета. Все остальные карбонаты либо бесцветны, либо окрашены в бледные тона. Из оптических свойств для карбонатов очень характерным является весьма высокое двупреломление (Ng-Np).

Среди минералов этого класса мы прежде всего должны различать безводные и водные карбонаты. Среди тех и других выделим соответствующие группы по типам изоструктурных химических соединений. Остальные карбонаты, представленные единичными минеральными видами, сгруппируем по катионам.