Карбонатна кислота

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Карбонатна кислота
Carbonic-acid-2D.svg
Структурна формула
Carbonic-acid-3D-balls.png
Кулестрижнева модель
Назва за IUPAC Карбонатна кислота
Інші назви Вугільна кислота; дигідрогенкарбонат; гідроксиметанова кислота
Ідентифікатори
Номер CAS 463-79-6
KEGG C01353
ChEBI CHEBI:28976
SMILES
InChI
Властивості
Молекулярна формула H2CO3
Молярна маса 62,03 г/моль
Розчинність (вода) Існує лише в розчині
Кислотність (pKa) 6,367 (pKa1), 10,329 (pKa2)
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Карбона́тна кислота́, також ву́гільна кислота́ — слабка двоосновна кислота з хімічною формулою H2CO3. У чистому вигляді нестійка[1]. Утворюється в малих кількостях при розчиненні вуглекислого газу у воді, в тому числі і вуглекислого газу з повітря. Утворює ряд стійких неорганічних та органічних похідних: солі (карбонати та гідрокарбонати), естери, аміди та ін

Фізичні властивості[ред.ред. код]

Молекула вугільної кислоти має плоску будову. Центральний вуглецевий атом має sp²-гібридизацію. У гідрокарбонат- карбонат-аніонів відбувається делокалізація π-зв'язку. Довжина зв'язку C—O в карбонат-іоні становить 129 пм.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Рівновага у водних розчинах та кислотність[ред.ред. код]

Вугільна кислота існує у водних розчинах в стані рівноваги з гідратом діоксиду вуглецю:

, константа рівноваги при 25 °C

Швидкість прямої реакції 0,039 з−1, зворотної — 23 з−1.

У свою чергу розчинений гідрат діоксиду вуглецю знаходиться в рівновазі з газоподібним діоксидом вуглецю:

​​]

Дана рівновагу при підвищенні температури зсувається вправо, а при підвищенні тиску — вліво (докладніше див. Абсорбція газів).

Вугільна кислота піддається оборотньому гідролізу, створюючи при цьому кисле середовище:

, константа кислотної дисоціації при 25 °C

Однак, для практичних розрахунків частіше використовують уявну константу кислотності, що враховує рівновагу вугільної кислоти з гідратом діоксиду вуглецю:

гідрокарбонат-іон піддається подальшому гідролізу по реакції

, константа кислотності при 25 °C

Таким чином, в розчинах, що містять вугільну кислоту, створюється складна рівноважна система, яку можна зобразити у загальному вигляді таким чином:

Значення pH в такій системі, яке відповідає насиченому розчину діоксиду вуглецю в воді при 25 °C і тиску 760 мм рт. ст., можна розрахувати по формулі:

, где L = 0,034 моль/л — розчинність CO2 в воді при вказаних умовах.

Розкладання[ред.ред. код]

При підвищенні температури розчину і/або пониженні парціального тиску діоксиду вуглецю рівновагу в системі зміщується вліво, що призводить до розкладання частини вугільної кислоти на воду і діоксид вуглецю. При кипінні розчину вугільна кислота розкладається повністю:

Взаємодія з основами та солями[ред.ред. код]

Вугільна кислота вступає в реакції нейтралізації з розчинами основ, утворюючи середні та кислі солі (хімія)карбонати та гідрокарбонати відповідно:

(конц.) ​​]
(разб.) ​​]
​​]
​​]

При взаємодії вугільної кислоти з карбонатами утворюються гідрокарбонати:

Отримання[ред.ред. код]

Вугільна кислота утворюється при розчиненні у воді діоксиду вуглецю:

Вміст вугільної кислоти в розчині збільшується при зниженні температури розчину та збільшенні тиску вуглекислого газу.

Також вугільна кислота утворюється при взаємодії її солей (карбонатів та гідрокарбонатів) з більш сильною кислотою. При цьому велика частина утворилася вугільної кислоти, як правило, розкладається на воду і діоксид вуглецю:

Застосування[ред.ред. код]

Вугільна кислота завжди присутня у водних розчинах вуглекислого газу (див. Газована вода).

В біохімії використовується властивість рівноважної системи змінювати тиск газу пропорційно зміні змісту іонів оксонію (кислотності) при постійній температурі. Це дозволяє реєструвати в реальному часі хід ферментативних реакцій, що протікають із зміною pH розчину.

Органічні похідні[ред.ред. код]

Вугільну кислоту формально можна розглядати як карбонову кислоту з гідроксильної групою замість вуглеводневої залишку. У цій якості вона може утворювати всі похідні, характерні для карбонових кислот[2].

Деякі представники подібних сполук перераховані в таблиці.

Клас сполук Приклад сполук
Естери полікарбонат
Хлороангідриди фосген
Аміди сечовина
Нітрили ціанові кислоти
Ангідриди піровуглецева кислота

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. Вугільна кислота тепер виявлена ​​і в газовій фазі — пора знову переписувати підручники
  2. Нейланд О. Я. Органічна хімія. — М. : Вища школа, 1990. — С. 640 — 652. — ISBN 5-06-001471-1.

Література[ред.ред. код]

  • Лидин Р. А., Молочко В. А., Андрєєва Л. Л. Реакции неорганических соединений: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Дрофа, 2007. — 637 с. — ISBN 978-5-358-01303-2.
  • Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических соединений: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Дрофа, 2006. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5.


Аміак Це незавершена стаття про неорганічну сполуку.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.