Карбонатная кислота формула: Угольная кислота и её соли — урок. Химия, 9 класс.

Формула Угольной кислоты структурная химическая

Структурная формула

Истинная, эмпирическая, или брутто-формула: CH₂O₃

Химический состав Угольной кислоты

Символ	Элемент	Атомный вес	Число атомов	Процент массы
C	Углерод	12.011	1	19,4%
H	Водород	1.008	2	3,3%
O	Кислород	15.999	3	77,4%

Молекулярная масса: 62,024

У́гольная кислота́ — слабая двухосновная кислота с химической формулой H₂CO₃, образуется в малых количествах при растворении углекислого газа в воде, в том числе и углекислого газа из воздуха.

В водных растворах неустойчива. Образует ряд устойчивых неорганических и органических производных: соли (карбонаты и гидрокарбонаты), сложные эфиры, амиды и др.

Угольная кислота существует в водных растворах в равновесии с диоксидом углерода, причём равновесие сильно сдвинуто в сторону разложения кислоты. Молекула угольной кислоты имеет плоское строение. Центральный углеродный атом имеет sp²-гибридизацию. В гидрокарбонат- и карбонат-анионах происходит делокализация π-связи. Длина связи C—O в карбонат-ионе составляет 129 пм. Безводная угольная кислота представляет собой бесцветные кристаллы, устойчивые при низких температурах, сублимирующиеся при температуре -30 градусов Цельсия, а при дальнейшем нагревании полностью разлагающиеся. Поведение чистой угольной кислоты в газовой фазе исследовано в 2011 году австрийскими химиками.

Угольная кислота существует в водных растворах в состоянии равновесия с гидратом диоксида углерода. В свою очередь растворённый гидрат диоксида углерода находится в равновесии с газообразным диоксидом углерода.

Данное равновесие при повышении температуры сдвигается вправо, а при повышении давления — влево (подробнее см. Абсорбция газов). Угольная кислота подвергается обратимому гидролизу, создавая при этом кислую среду. Однако, для практических расчётов чаще используют кажущуюся константу кислотности, учитывающую равновесие угольной кислоты с гидратом диоксида углерода. Таким образом, в растворах, содержащих угольную кислоту, создается сложная равновесная система. Значение pH в такой системе, соответствующей насыщенному раствору диоксида углерода в воде при 25 °C и давлении 760 мм рт. ст., равен pH=3,9.

При повышении температуры раствора и/или понижении парциального давления диоксида углерода равновесие смещается в сторону разложения угольной кислоты на воду и диоксид углерода. При кипении раствора угольная кислота разлагается полностью. Угольная кислота вступает в реакции нейтрализации с растворами оснований, образуя средние и кислые соли — карбонаты и гидрокарбонаты соответственно.

При взаимодействии угольной кислоты с карбонатами образуются гидрокарбонаты.

Угольная кислота образуется при растворении в воде диоксида углерода. Содержание угольной кислоты в растворе увеличивается при понижении температуры раствора и увеличении давления углекислого газа. Также угольная кислота образуется при взаимодействии её солей (карбонатов и гидрокарбонатов) с более сильной кислотой. При этом бо́льшая часть образовавшейся угольной кислоты, как правило, разлагается на воду и диоксид углерода

Угольная кислота всегда присутствует в водных растворах углекислого газа (см. Газированная вода). В биохимии используется свойство равновесной системы изменять давление газа пропорционально изменению содержания ионов оксония (кислотности) при постоянной температуре. Это позволяет регистрировать в реальном времени ход ферментативных реакций, протекающих с изменением pH раствора.

Угольную кислоту формально можно рассматривать как карбоновую кислоту с гидроксильной группой вместо углеводородного остатка. В этом качестве она может образовывать все производные, характерные для карбоновых кислот. Некоторые представители подобных соединений перечислены в таблице:

Класс соединений	Пример соединения
Сложные эфиры	поликарбонаты
Хлорангидриды	фосген
Амиды	мочевина
Нитрилы	циановая кислота
Ангидриды	пироугольная кислота

Угольная кислота: общие сведения

Угольная кислота (формула Н2СО3) – слабая двухосновная кислота. При нагревании растворов разлагается на диоксид углерода и воду. Эта кислота имеет огромное значение не только для животных, но и для растений. В организме человека Н2СО3, а также ее соли входят в состав буферных систем крови. С помощью буферных систем поддерживается кислотно-щелочной баланс в организме, что необходимо для нормальной жизнедеятельности. Диссоциация кислот в водной среде приводит к образованию анионов и катионов. Концентрация ионов имеет огромное значение для течения многих биохимических процессов в организме животных и растений. При некоторых заболеваниях активная реакция крови сдвигается в кислую (при язве двенадцатиперстной кишки и желудка) или щелочную (при сепсисе, пневмониях) стороны. При ацидозе увеличивается концентрация ионов водорода. Такие изменения в свою очередь провоцируют развитие коматозного состояния, что в конечном результате приводит к гибели самого животного. При алкалозе в крови возрастает концентрация катионов, что приводит столбнячному состоянию и гибели животного.

Угольная кислота образуется в процессе взаимодействия СО2 с Н2О. Большинство исследователей верит в то, что неимоверное развитие растительности в первобытном мире связано со значительной концентрацией угольной кислоты в атмосфере. Наиболее интенсивный рост отмечался у тех растений, которые выращивались с повышенной (5-10%) концентрацией угольной кислоты в атмосфере.

Следует отметить, что растения состоят наполовину из углерода. Угольная кислота питает растение, при этом способствует растворимости минеральных компонентов почвы. Поэтому в данном случае это необходимый компонент почвы. Поскольку угольна кислота ингибирует нитрифицирующие микроорганизмы, почва должна содержать минимальную ее концентрацию.

Поэтому для получения высоких урожаев необходимо сбалансировать концентрацию указанной кислоты. Ученые в своих опытах установили, что при ежедневном введении в почву угольной кислоты (400 см3) и воздуха (1200 см3) она производит вдвое больше растений по сравнению с той, которая не содержала в себе эти соединения.

Деревенская почва характеризуется обилием воздуха, поэтому в ней процессы нитрификации и гниения проходят очень интенсивно. Установлено, что листья в лесу полностью разлагаются в течение года. Такая энергичная нитрификация происходит и в степях. В процессе разложения органических веществ выделяется значительное количество угольной кислоты. Последняя в полтора раза тяжелее воздуха, поэтому угольная кислота в почву проникает глубже, чем воздух, и там оказывает благотворное влияние на минеральные компоненты.

При глубокой вспашке органические остатки попадают в более глубокие слои почвы, где отсутствует О2, но наблюдается изобилие угольной кислоты. В данном случае нитрификация происходит чрезвычайно медленно. В этих условиях не разлагаются минеральные компоненты и не образуются азотистые соединения. Огромные куски навоза годами лежат в земле, не перегнивая. Землевладельцы вынуждены покупать синтетические удобрения (каинит, суперфосфат, чилийскую селитру). Инновационные технологии обработки почвы позволяют повысить урожайность растений. Это связано в первую очередь с тем, что в процессе обработки земли в верхних слоях почвы остаются органические остатки. Создаются оптимальные условия для развития и размножения нитрифицирующих микроорганизмов.

Фосфор, который находится в почве, не всегда усваивается растениями. Трехосновной фосфорнокислый кальций – труднорастворимое соединение. Поэтому почва, богатая фосфорнокислыми соединениями, превращается в неплодородную.

угольная_кислота

Углекислота (древнее название кислота воздуха или воздушная кислота ) имеет формулу H 2 CO 3 . Иногда так называют растворы двуокиси углерода в воде, которые содержат небольшое количество H 2 CO 3 . Соли угольных кислот называются бикарбонатами (или гидрокарбонатами) и карбонатами. Это слабая кислота. Угольную кислоту не следует путать с карболовой кислотой, устаревшим названием фенола. Диоксид углерода, растворенный в воде, находится в равновесии с угольной кислотой: CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 Констатация равновесия при 25 ° C IS K H = 1.70404044044304404404404404404404404404404404404404. , большая часть углекислого газа не превращается в угольную кислоту и остается в виде молекул CO 2 . В случае отсутствия катализатора, равновесие достигается довольно медленно. Константы скорости равны 0,039.s -1 для прямой реакции (CO 2  + H 2 O → H 2 CO 3 ) и 23 s -1 для обратной реакции (H 900 2 3 3 CO 90 → CO 2  + H 2 O). Дополнительные рекомендуемые знания Содержимое 1 Роль угольной кислоты в крови 2 Кислотность угольной кислоты 2.1 рН и состав раствора угольной кислоты 3 Нестабильность угольной кислоты 4 Каталожные номера 5 См. также Роль угольной кислоты в крови Углекислота играет очень важную роль в крови млекопитающих. Когда CO 2 попадает в кровь из различных клеток, он соединяется с водой с образованием угольной кислоты. Затем у него отбирают H + , чтобы он стал бикарбонатом (HCO 3 — ). Для того чтобы транспортировать бикарбонат, находящийся в кровотоке, из организма, он поступает в другой эритроцит, имеющий H + присоединяется к нему, снова образуя угольную кислоту, затем H 2 O забирается у него и выбрасывается из эритроцита в виде CO 2 . Затем углекислому газу дают возможность выйти из капилляров в легкие. Равновесие между двуокисью углерода и угольной кислотой очень важно для контроля кислотности жидкостей организма, и почти все живые организмы имеют фермент карбоангидразу, который катализирует превращение между двумя соединениями, увеличивая скорость реакции в несколько раз. почти миллиард. Кислотность угольной кислоты Угольная кислота является дипротонной, то есть она имеет два атома водорода, которые диссоциируют, и, следовательно, две константы диссоциации: H 2 CO 3 ⇌ HCO 3 — + H + K A1 = 2,5. 5. K A1 = 2,5 × K . p K a1 = 3,60 при 25 °C. ХСО 3 − ⇌ CO 3 2− + H + K a2 = 5,61×10 −411 900 моль/л; p K a2 = 10,25 при 25 °C. Следует соблюдать осторожность при указании и использовании первой константы диссоциации угольной кислоты. Приведенное выше значение верно для молекулы H 2 CO 3 и показывает, что это более сильная кислота, чем уксусная кислота или муравьиная кислота: этого можно было ожидать из-за влияния электроотрицательного кислородного заместителя. Однако, угольная кислота существует только в растворе в равновесии с двуокисью углерода, поэтому концентрация H 2 CO 3 значительно ниже концентрации CO 2 , снижающий измеренную кислотность. Уравнение можно переписать следующим образом ( cf сернистая кислота): CO 2 + H 2 O ⇌ HCO 3 — + H + K A = 4,3024 K A = 4,3024 K A = 4,3024 K ; р К а = 6,36. Эта цифра цитируется как константа диссоциации угольной кислоты, хотя это двусмысленно: ее лучше было бы назвать константой кислотности диоксида углерода, так как она особенно полезен для расчета pH CO 2 растворы. рН и состав раствора угольной кислоты При данной температуре состав чистого раствора угольной кислоты (или чистого раствора CO 2 ) полностью определяется парциальным давлением двуокиси углерода над раствором. Чтобы рассчитать этот состав, необходимо принять во внимание указанные выше равновесия между тремя различными карбонатными формами (H 2 CO 3 , HCO 3 − и CO 9(см. газообразный CO 2 над раствором: CO 2 (газ) ↔ CO 2 (растворен) где k H =29,76 атм/(моль/л) при 25°C (константа Генри) Соответствующие уравнения равновесия вместе с соотношением и условием нейтральности дают шесть уравнений для шести неизвестных [CO 2 ], [H 2 CO 3 ], [H + ], [OH − ], [HCO 3 − ] и [CO 902 3 3 ] , показывая, что состав раствора полностью определяется . Уравнение, полученное для [H + ], представляет собой кубическую форму, численное решение которой дает следующие значения pH и различных концентраций частиц: 7 7,611 × 10 –110043 (атм) рН [CO 2 ] (моль/л) [H 2 CO 3 ] (моль/л) [HCO 3 − ] (моль/л) [CO 3 2− ] (моль/л) 10 −8 7,00 3.36 × 10 -10 5.71 × 10 −13 1.42 × 10 −9 7.90 × 10 −13 10 −6 6. 81 3,36 × 10 −8 5.71 × 10 −11 9.16 × 10 −8 3.30 × 10 −11 10 −4 5.92 3.36 × 10 −6 5.71 × 10 −9 1.19 × 10 −6 5.57 × 10 −11 3.5 × 10 −4 5,65 1,18 × 10 −5 2,00 × 10 −8 2,23 × 10 −6 5,60 × 10 −11 10 −3 5,42 3,36 × 10 −5 5,71 × 10 −8 3,78 × 10 –6 5,61 × 10 –110043 5,61 × 10 –110043 5,61 × 10 –110043 5,61 × 10 –110043 5,611 × 10 –11997929792 5,611 × 10 –110043 . 3,36 × 10 −4 5,71 × 10 −7 1.19 × 10 −5 5.61 × 10 −11 10 −1 4 3.36 × 10 −3 5.71 × 10 −6 3.78 × 10 −5 5.61 × 10 −11 1 3,92 3,36 × 10 −2 5,71 × 10 −5 1,20 × 10 −4 − 1 910 × 4 100043 2,5 3,72 8,40 × 10 −2 1,43 × 10 −4 1,89 × 10 −4 5,61 × 10 −11 10 3,42 0,336 5,71 × 10 −4 3,78 × 10 −4 5,61 × 10 −11 Мы видим, что во всем диапазоне давлений pH всегда значительно ниже pKa 2 , так что концентрация CO 3 2− всегда пренебрежимо мала по отношению к HCO 3 − концентрация. На самом деле CO 3 2− не играет количественной роли в настоящем расчете (см. примечание ниже). Для растворителя pH близок к pH чистой воды (pH = 7), а растворенный углерод находится в основном в HCO 3 − форма. При нормальных атмосферных условиях (атм.) мы получаем слегка кислый раствор (p H = 5,7), а растворенный углерод теперь по существу находится в форме CO 2 . Начиная с этого давления, [OH — ] также становится незначительным, так что ионизированная часть раствора теперь представляет собой эквимолярную смесь H + и HCO 3 — . При давлении СО 2 типичном для газированных напитков (~ 2,5 атм) получаем относительно кислую среду (стр. H = 3,7) с высокой концентрацией растворенного СО 2 . Эти особенности способствуют кисловатому и игристому вкусу этих напитков. В диапазоне от 2,5 до 10 атм pH пересекает значение pKa 1 (3,60), что дает преобладающую концентрацию H 2 CO 3 (по отношению к HCO 3 − − − − Примечание : Как отмечалось выше, [CO 3 2− ] можно пренебречь для этой конкретной задачи, что приводит к следующему очень точному аналитическому выражению для [H + ]: Нестабильность угольной кислоты Давно известно, что невозможно получить чистый бикарбонат водорода при комнатной температуре (около 20 °C или около 70 °F). Однако в 1991 году ученым Центра космических полетов имени Годдарда НАСА (США) удалось получить первые чистые образцы H 2 CO 3 . Они сделали это, подвергнув замороженную смесь воды и углекислого газа высокоэнергетическому излучению, а затем нагрев, чтобы удалить избыток воды. Оставшуюся угольную кислоту охарактеризовали с помощью инфракрасной спектроскопии. Тот факт, что угольная кислота была получена путем облучения твердого H 2 O + CO 2 породили предположения, что H 2 CO 3 можно найти в космическом пространстве, где распространены замороженные льды H 2 O и CO 2 , а также космические лучи и ультрафиолетовый свет, чтобы помочь им реагировать. Тот же полиморф угольной кислоты (обозначается бета-угольной кислотой) был получен криотехнологией в Университете Инсбрука: чередующиеся слои стеклообразных водных растворов бикарбоната и кислоты нагревались в вакууме, что вызывает протонирование бикарбоната, а затем удалялся растворитель. . Второй полиморф (обозначенный альфа-угольной кислотой) был получен по той же методике в Университете Инсбрука с использованием в качестве растворителя метанола, а не воды. С тех пор теоретические расчеты показали, что присутствие даже одной молекулы воды заставляет угольную кислоту довольно быстро превращаться в углекислый газ и воду. Предполагается, что чистая угольная кислота стабильна в газовой фазе в отсутствие воды с расчетным периодом полураспада 180 000 лет. Существует гипотетическая ортоугольная кислота, которая еще более гидратирована и представляет собой H 4 CO 4 . Ссылки Уэлч, М.Дж.; Липтон, Дж. Ф.; Сек, Дж. А. (1969). J. Phys. хим. 73:3351. Джолли, В.Л. (1991). Современная неорганическая химия (2-е изд.) . Нью-Йорк: MgGraw-Hill. ISBN 0-07-112651-1 . М. Х. Мур и Р. Ханна «Инфракрасные и масс-спектральные исследования льда, облученного протонами h3O + CO2: свидетельство наличия углекислоты», Spectrochimica Acta, 47A, стр. 255-262 (1991) Т. Лёртинг, К. Таутерманн, Р.Т. Кремер, И. Коль, Э. Майер, А. Халльбрюкер, К. Р. Лидл «Об удивительной кинетической стабильности угольной кислоты», Angew. хим. Междунар. Эд., 39, стр. 891-895 (2001) W. Hage, KR Liedl, A. Hallbrucker and E. Mayer, «Углекислота в газовой фазе и ее астрофизическое значение», Science, 279, стр. 1332-1335 (1998) W. Hage, A. Hallbrucker, E. Mayer, «Углекислота: синтез путем протонирования бикарбоната и спектроскопическая характеристика FTIR с помощью нового криогенного метода», J. Am. хим. Soc., 115, стр. 8427-8431 (1993). W. Hage, A. Hallbrucker, E. Mayer, «Полиморф угольной кислоты и его возможное астрофизическое значение», J. Chem. соц. Фарада. пер., 91, 2823-2826 (1995). См. также Газированная вода Подкисление океана Углекислый газ

Эта статья находится под лицензией GNU Free Documentation License. Он использует материал из статьи Википедии «Carbonic_acid». Список авторов есть в Википедии.

Определение, формула, структура, pH, свойства

Дом »Химия

Приянка Вагмаре | Обновлено: 8 июня 2022 г. 18:40 IST

0

 Сохранить

Скачать публикацию в формате PDF

Вещество, имеющее кислый вкус, окрашивающее синюю лакмусовую бумагу в красный цвет и имеющее значение pH менее 7, известно как кислота. Кислоты обычно бывают двух типов: неорганические кислоты и органические кислоты. Органические кислоты – это кислоты, содержащие в соединении хотя бы один атом углерода. Неорганические кислоты получают из минералов или неживых существ. Угольная кислота является примером органической кислоты.

Читайте дальше, чтобы узнать больше об углекислоте, ее формуле, структуре, преимуществах и свойствах. Мы также узнаем, как получают углекислоту и ее влияние на наш организм, из часто задаваемых вопросов.

Угольная кислота

Угольная кислота является органической кислотой, т. е. углеродсодержащей кислотой. Общее название этой кислоты – гидроксимуравьиная кислота. Это двухосновная кислота, т.е. содержащая два атома водорода, которые могут быть заменены ионами металла. Это также двухосновная кислота, т.е. может образовывать два типа солей, а именно карбонаты и бикарбонаты.

Химическая формула угольной кислоты: \(H_2CO_3\) . Химическая формула соединения также может быть записана как \(OC(OH_2)\), потому что в соединении один атом кислорода присоединен к атому углерода двойной связью, то есть между кислородом и углеродом присутствует двойная связь. Это станет вам более понятно после того, как мы обсудим строение угольной кислоты.

Узнайте о решениях здесь

Структура угольной кислоты

Внимательно изучите структуру угольной кислоты на приведенной выше диаграмме. Здесь красная сфера указывает на атом углерода, синяя сфера представляет собой атом кислорода, а серая сфера представляет собой атом водорода.

Как мы обсуждали ранее, один атом кислорода образует двойную связь с углеродом. Посмотрите на структуру выше и обратите внимание, что атом кислорода прямо над углеродом в первой структуре и прямо под углеродом во второй структуре образует двойную связь с атомом углерода. Два других атома кислорода образуют одинарную связь с углеродом и присоединены к одному водороду на каждом конце.

Изучение различных химических реакций здесь

Получение угольной кислоты

Давайте обсудим, как угольную кислоту получают в лаборатории-

Угольную кислоту получают растворением и гидролизом двуокиси углерода (\(CO_2\)) в воде (\(H_2O\)), и она является естественным отбеливающим агентом. во многих умеренных экосистемах.

\( CO_2 + H_2O\rightleftharpoons H_2CO_3 \)

После завершения реакции образуется \(H_2CO_3\), но лишь небольшое количество углекислого газа превращается в угольную кислоту.

Узнайте больше о различных химических уравнениях здесь

pH угольной кислоты

Значение pH угольной кислоты для 1 ммоль/л при стандартных условиях (25oC и 1 атм) составляет 4,68. -\) (бикарбонат). 92-  (карбонат) \)

Узнайте больше об элементах, соединениях и молекулах здесь

Влияние угольной кислоты на наш организм

Углекислота играет важную роль в транспортировке углекислого газа из организма. Ион бикарбоната является промежуточным звеном, которое помогает транспортировать углекислый газ в организм человека и из него в процессе дыхательного газообмена. Эти реакции гидратации протекают очень медленно из-за отсутствия подходящего катализатора. Присутствие карбоангидразы в эритроцитах способствует увеличению скорости реакции. 93-\). Затем анионы бикарбоната растворяются в плазме. Затем эта каталитическая реакция в легких обращается вспять, что приводит к образованию углекислого газа, который выдыхается.

• Стригущий лишай и проблемы с дерматитом лечатся путем обработки пораженных участков углекислотой.
• В случае передозировки наркотиков углекислота может быть принята перорально, чтобы вызвать рвоту.

Вам также может быть интересно узнать о химической связи

Свойства угольной кислоты

Обсудим физические и химические свойства угольной кислоты.

Физические свойства:

• Молярная масса угольной кислоты 62,024 г/моль
• Плотность угольной кислоты в стандартном состоянии 1,668 г/см-3.
• Значение pKa равно 6,35.
• Присутствует в виде раствора.

Химические свойства:

• Углекислота является слабой кислотой, поэтому нестабильна по своей природе.
• Это двухосновная кислота, т.е. содержащая два атома водорода, которые могут быть заменены ионами металла.
• Это также двухосновная кислота, т.е. может образовывать два типа солей, а именно, карбонаты и бикарбонаты.
• Легко подвергается частичной диссоциации в присутствии воды с образованием ионов H+ и HCO3- (бикарбонат).

Узнайте больше о химии в повседневной жизни

Польза угольной кислоты

Углекислота может вызывать коррозию и токсичность по своей природе, но в то же время она полезна как для человеческого организма, так и для экосистемы.

• Поскольку мы изучали влияние угольной кислоты на организм человека, она помогает в циркуляции углекислого газа из нашего организма.
• Также полезно при передозировке наркотиков, чтобы вызвать рвоту и избавиться от наркотиков из пищеварительной системы.
• Также полезен для кожи. Пузырьки улучшают кровообращение и очищают поры, удаляя мертвые клетки и осветляя кожу.
• Океан или большие водоемы поглощают избыток углекислого газа, присутствующего в атмосфере, который затем вступает в реакцию с водой с образованием угольной кислоты, что помогает снизить содержание углекислого газа в атмосфере и повысить кислотность воды. Этот процесс известен как закисление океана.
• Угольная кислота также используется в различных лекарствах, особенно для лечения биполярных расстройств.

Надеюсь, эта статья была полезна для вашей подготовки к экзамену. Вы можете ознакомиться с другими интересными темами по химии. Готовитесь к конкурсным экзаменам? Получите помощь от экспертов, чтобы подготовиться к экзаменам с выборочными учебными материалами, пробными тестами и ценными советами, которые помогут вам получить более высокие оценки на экзамене. Загрузите бесплатное приложение Testbook, чтобы получить эксклюзивные предложения прямо сейчас. 9+\) увеличивается в воде, что увеличивает кислотность воды.

Q.3 Какое общепринятое название угольной кислоты?

Ans.3 Распространенное название угольной кислоты – Hydroxyformic acid.

В.4 Где дома можно найти углекислоту?

Ans.4 Мы можем найти углекислый газ в газированных напитках, газированных напитках, игристых винах, косметических продуктах и ​​в некоторых лекарствах у нас дома.

В.5 Вредна ли углекислота для человека?

Ans.5 Углекислота не считается токсичной или опасной для человека. Он естественным образом содержится в организме человека. Он также используется в лекарствах и косметических продуктах, которые мы используем. Однако при использовании в высоких концентрациях углекислота может вызвать раздражение дыхательных путей и глаз.