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] Разпада се на на въглероден диоксид във вода. Нейните соли, карбонати и хидрогенкарбонати, са стабилни. Въглеродният диоксид е нейн анхидрид.

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 свойстаРедактиране

Въгеродният доксид 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 равонвесия 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 дисоцияция е бърза:

  (бавен),

  (бърз).

При pH > 10 процесите са наобратно.

При голям излишък на OH- хидрогенкарбонатнит 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 кислородводород: 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 силините киселини.[2]

СолиРедактиране

Солите на въглеродната киселина се наричат карбонати и хидрогенкарбонати. Всички хидрогенкарбонати се разтворими във вода.[1] Карбронатите са малкоразтворими вещества с изключение на (NH4)2CO3, Tl2CO3 и алкалните карбонати без LiCO3.[2]

Свойствата на карбонатния йон се определт 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 триъглъник, определен от трите хибридни атоми. Електронната плътност на двойките електрони на sp2-хбиридните 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 накара средният pH на океана 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 варовика 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

  1. а б доц. Иванов, Иван, проф. Върбанова, Санка. Неорганична химия. София, Земиздат, 1973. с. 215.
  2. 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.
  3. Sabine, C. L.. The Oceanic Sink for Anthropogenic CO2. // Science 305 (5682). 2004. DOI:10.1126/science.1097403. с. 367 – 371.
  4. 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.