Carbonic acid (Română)

Carbonic acid
Other names	Carbon dioxide solution
Identifiers
CAS number
SMILES	C(=O)(O)O
Properties
Molecular formula	H2CO3
Molar mass	62.,03 g/mol
Densitate	1,0 g/cm3 (soluție diluată)
Solubilitatea în apă	există doar în soluție
Aciditate (pKa)	6.36 (a se vedea textul) 10.25
cu Excepția cazului în care se specifică altfel, datele sunt prezentate pentru materiale în stare standard (la 25 °C, 100 kPa)

acidul Carbonic (numele vechi acid de aer sau aeriene acid) este un acid slab cu formula H2CO3., Se formează în cantități mici atunci când dioxidul de carbon este dizolvat în apă și se găsește de obicei numai în soluție. Sărurile acizilor carbonici se numesc bicarbonați (sau carbonați de hidrogen, când anionul este HCO3−) și carbonați (când anionul este CO32−).prezența acidului carbonic în sânge și în alte fluide ale corpului ajută la controlul nivelului pH-ului (acidității) acestor fluide.

soluție în apă

dioxidul de Carbon dizolvat în apă este în echilibru cu acidul carbonic:

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

constanta de echilibru la 25°C este Kh= 1.,70×10-3, ceea ce indică faptul că cea mai mare parte a dioxidului de carbon nu este transformată în acid carbonic și rămâne ca molecule de CO2. În absența unui catalizator, echilibrul este atins destul de lent.

constantele de viteză sunt 0,039 s−1 pentru reacția înainte (CO2 + H2O → H2CO3) și 23 s-1 pentru reacția inversă (H2CO3 → CO2 + H2O).

Aciditate a acidului carbonic

acidul Carbonic are două acid hidrogen și deci două constantele de disociere:

H2CO3 ⇌ HCO3− + H+ Ka1 = 2.5×10-4 mol/L; pKa1 = 3.60 la 25 °C. HCO3− ⇌ CO32− + H+ Ac2 = 5.61×10-11 mol/L; pKa2 = 10.25 la 25 °C.,

trebuie să aveți grijă atunci când citați și utilizați prima constantă de disociere a acidului carbonic. Valoarea citată mai sus este corectă pentru molecula H2CO3 și arată că este un acid mai puternic decât acidul acetic sau acidul formic: acest lucru ar putea fi așteptat din influența substituentului de oxigen electronegativ. Cu toate acestea, acidul carbonic există doar în soluție în echilibru cu dioxidul de carbon și astfel concentrația de H2CO3 este mult mai mică decât concentrația de CO2, reducând aciditatea măsurată. Ecuația poate fi rescrisă după cum urmează (c.F., acid sulfuros):

CO2 + H2O ⇌ HCO3− + H+ Ka = 4,30×10-7 mol/L; pKa = 6,36.

această cifră este citată ca constanta de disociere a acidului carbonic, deși aceasta este ambiguă: ar putea fi mai bine menționată ca constanta de aciditate a dioxidului de carbon, deoarece este deosebit de utilă pentru calcularea pH-ului soluțiilor de CO2.

rolul acidului carbonic în sânge

acidul Carbonic joacă un rol foarte important în sângele mamiferelor. Este un intermediar în timpul transferului de dioxid de carbon din plămâni în sânge și invers., Conversia dioxidului de carbon în acid carbonic este catalizată de o enzimă (anhidrază carbonică), care mărește rata de reacție cu un factor de aproape un miliard. Acidul Carbonic disociază în sânge (ca și în alte soluții), pentru a produce în principal ioni H+ și HCO3 – (bicarbonat). Această disociere este o reacție de echilibru și ajută la controlul nivelului pH-ului sângelui.pentru o lungă perioadă de timp, cercetătorii au descoperit că este imposibil să se obțină bicarbonat de hidrogen pur (H2CO3) la temperatura camerei (aproximativ 20 °C sau aproximativ 70 °F)., Cu toate acestea, în 1991, oamenii de știință de la Goddard Space Flight Center (SUA) al NASA au reușit să realizeze primele probe pure de H2CO3. Ei au făcut acest lucru prin expunerea unui amestec înghețat de apă și dioxid de carbon la radiații de mare energie și apoi încălzirea pentru a elimina excesul de apă. Acidul carbonic care a rămas a fost caracterizat prin spectroscopie în infraroșu.capacitatea de a produce acid carbonic prin iradierea unui amestec solid de H2O și CO2 a dus la sugestii că H2CO3 ar putea fi găsit în spațiul cosmic, unde înghețurile înghețate de H2O și CO2 sunt comune, la fel ca razele cosmice și lumina ultravioletă, pentru a le ajuta să reacționeze.,

La fel de acid carbonic polimorf (notate beta-acid carbonic) a fost elaborat de o cryotechnique de la Universitatea din Innsbruck: alternativ straturi de sticla soluții apoase de bicarbonat și acid au fost încălzite în vid, care determină identificarea de bicarbonat, iar solventul a fost ulterior eliminat. Un al doilea polimorf (denumit acid alfa-carbonic) a fost preparat prin aceeași tehnică la Universitatea din Innsbruck folosind metanol și nu apă ca solvent.,cercetătorii de la Innsbruck au raportat că acidul carbonic pur, fără apă, este foarte stabil în faza gazoasă, cu un timp de înjumătățire calculat de 180.000 de ani. Cu toate acestea, conform calculelor lor, prezența unei singure molecule de apă determină o moleculă de acid carbonic să se descompună rapid la dioxid de carbon și apă.

pH-ul și compoziția de acid carbonic soluție

CO2(gaz) ↔ CO2(dizolvat) cu p C O 2 = 1 k H {\displaystyle \scriptstyle {\frac {}{p_{CO_{2}}}}={\frac {1}{k_{\mathrm {H} }}}}unde kH=29.,76 atm/(mol/L) la 25°C (constantă Henry)

• Vom vedea că, în total, gama de presiune, pH-ul este întotdeauna în mare măsură mai mică decât pKa2 astfel încât CO32− concentrare este întotdeauna neglijabile cu privire la HCO3− concentrare. De fapt, CO32-nu joacă niciun rol cantitativ în prezentul calcul (a se vedea observația de mai jos).

• Pentru o presiune a CO2 tipic de una din băuturile răcoritoare sticle ( P C O 2 {\displaystyle \scriptstyle P_{CO_{2}}} ~ 2.5 atm), vom obține un nivel relativ mediu acid (pH = 3.7) cu o concentrație mare de CO2 dizolvat., Aceste caracteristici sunt responsabile pentru gustul acru și spumant al acestor băuturi.

• între 2,5 și 10 atm, pH− ul traversează valoarea pKa1 (3,60) dând o concentrație dominantă de H2CO3 (în raport cu HCO3 -) la presiuni ridicate.,

după Cum sa menționat mai sus, poate fi neglijat pentru această problemă specifică, care rezultă în următoarele foarte precise expresia analitică pentru :

≃ ( 10 − 14 + K h K 1 k H p C O 2 ) 1 / 2 {\displaystyle \scriptstyle \simeq \left(10^{-14}+{\frac {K_{h}K_{a1}}{k_{\mathrm {H} }}}p_{CO_{2}}\right)^{1/2}}

Vezi și

• Acid
• de Carbon
• dioxid de Carbon
• pH-ul

Toate link-urile accesat la 10 ianuarie 2017.

• De ce a fost pusă la îndoială existența acidului carbonic atât de mult timp?,