Въглеродна киселина
Въглеродната киселина е химично съединение на въглерода с химична формула H2CO3. Тя е нетрайна и не може да съществува в свободно състояние.[1] Нейните соли, карбонати и хидрогенкарбонати, са стабилни. Разпада се на въглероден диоксид и вода.
| Въглеродна киселина | |
|---|---|
 | |
| Свойства | |
| Формула | H2CO3 |
| Моларна маса | 62,03 g/mol |
| Външен вид | безцветен разтвор |
| Плътност | 1,668 g/cm3 |
| pKa | 6,37 |
| Идентификатори | |
| CAS номер | 463-79-6 |
| PubChem | 767 |
| ChemSpider | 747 |
| KEGG | C01353 |
| MeSH | D002255 |
| ChEBI | 28976 |
| ChEMBL | 1161632 |
| SMILES | O=C(O)O |
| InChI | 1S/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4) 1/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4) |
| InChI ключ | BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYAU |
| Gmelin | 25554 |
| Данните са при стандартно състояние на материалите (25 °C, 100 kPa), освен ако не е указано друго. | |
| Въглеродна киселина в Общомедия | |
При 20 °C един обем вода разтваря 0,88 обема СО2.
Наличието на водородни йони е причина въглеродната киселина да променя цвета на лакмуса в бледорозово.
Физични свойстваРедактиране
Химични свойстваРедактиране
Въглеродният диоксид е анхидрид на въглеродната киселина. От разтвореното количество във водата само една малка част реагира и образува киселината, а останалата част остава като хидратиран CO2.[2] Взаимодействието между CO2 и H2O се извършва бавно, двуетапно и се осъществяват равновесия между молекули и йони. В зависимост от pH на разтвора скоростоопределящият етап е различен: при pH < 8 процесът на получаване на H2CO3 е бавен, а нейната дисоциация е бърза:
(бавен),
(бърз).
При pH > 10 процесите са наобратно.
При голям излишък на OH- хидрогенкарбонатният йон се неутрализира:[2]
.
Химичните връзки в молекулата на въглеродната киселина са ковалентни полярни. Разликите в стойностите за електроотрицателност на свързаните атоми показват, че най-полярни са връзките кислород – водород: χ(Н) = 2,20 <<χ(О) = 3,50; χ(О) = 3,50 >χ(С)= 2,50.
Въглеродната киселина не е много слаба и може да се отнесе към умерено силните киселини.[2]
СолиРедактиране
Солите на въглеродната киселина се наричат карбонати и хидрогенкарбонати. Всички хидрогенкарбонати са разтворими във вода.[1] Карбонатите са малко разтворими вещества с изключение на (NH4)2CO3, Tl2CO3 и алкалните карбонати без LiCO3.[2]
Свойствата на карбонатния йон се определят от неговата електронна структура, в която двата електрични заряда са силно делокализирани. Пространственото разположение на атомите е планарно, при което въглеродът е в sp2-хибридно състояние. Кислородните атоми са разположени по върховете на равностранен триъгълник, определен от трите хибридни атома. Електронната плътност на двойките електрони на sp2-хибридните свързващи орбитали на трите двуцентрови връзки C–O е с кратност единица – тези връзки са локализирани.[2]
Карбонатният йон запазва планарната си структура в кристалната решетка на карбонатите и здраво е свързан с металните йони.
ЗначениеРедактиране
В кръвтаРедактиране
Хидрогенкарбонатният йон е посредник при транспорта на CO2 извън тялото чрез респираторен газообмен. Реакцията на хидратация на CO2 обикновено е много бавна без катализатор, но червените кръвни телца играят тази роля, ускорявайки реакцията и произвеждайки хидрогенкаборнатен йон (HCO-
3), разтворен в плазмата. Тази реакция се обръща в белите дробове, където карбонатът става пак на CO2. Този баланс играе важна роля в поддържането на буфер в кръвта на бозайниците.
В световния океанРедактиране
Световният океан е погълнал почти половината CO2, отделян от хората чрез горене на изкопаеми горива.[3] Изчислено е, че допълнителният разтворен въглероден диоксид е накарал средния pH на океана да се измести с -0,1 спрямо нива отпреди Индустриалната революция. Този феномен е познат като окисление на океана, макар океанът все още да е алкален.[4]
В геологиятаРедактиране
В геологията въглеродната киселина е причината варовикът да се разтваря, произвеждайки калциев дихидрогенкарбонат, което води до образуването на сталактити и сталагмити.
В хранително-вкусовата промишленостРедактиране
Въглеродна киселина се съдържа в много газирани напитки.
ИзточнициРедактиране
- ↑ а б доц. Иванов, Иван, проф. Върбанова, Санка. Неорганична химия. София, Земиздат, 1973. с. 215.
- ↑ а б в г д Киркова, Елена. Химия на елементите и техните съединения. София, Университетско издателство „Св. Климент Охридски“, 2013. ISBN 978-954-07-3504-7. с. 198 – 203.
- ↑ Sabine, C. L. The Oceanic Sink for Anthropogenic CO2. // Science 305 (5682). 2004. DOI:10.1126/science.1097403. с. 367 – 371.
- ↑ National Research Council. „Summary“. Ocean Acidification: A National Strategy to Meet the Challenges of a Changing Ocean. Washington, DC: The National Academies Press, 2010. 1. Print.