Сила угольной кислоты – Как определить силу кислоты 🚩 как распознать сильного директора 🚩 Естественные науки

© Primchem 2002

Авторство: М. С. Шмарлин, Д. Н. Пелагеев. Администратор и web — мастер — М. С. Шмарлин. С вопросами и предложениями обращаться по адресу: [email protected]

primchem.narod.ru

Ответы@Mail.Ru: каково применение угольной кислоты?

При нормальных условиях существует только в разбавленных водных растворах. Угольная кислота образуется при растворении в воде двуокиси углерода:
CO2 + h3O <=> h3CO3

Константа равновесия для этой реакции при 25 °C равна Kр= 1,70×10−3. Как видно, большая часть молекул диоксида углерода не образует угольную кислоту. Равновесие между СО2 и Н2СО3 устанавливается не мгновенно. Константа скорости для прямой реакции равна 0,039 s−1 и 23 s−1 для обратной. Ион CO32– имеет плоское треугольное строение (sp-гибридизация и делокализованная p-связь) , d(С – O) = 129 пм.

При нагревании растворов угольной кислоты, последняя полностью распадается с выделением CO2.

Поскольку угольная кислота двухосновная, она подвергается двухступенчатой диссоциации с соответствующими константами:
1. h3CO3 <=> HCO3− + H+
Ka1 = 2,5×10−4; pKa1 = 3,60 при температуре 25 °C

Однако, поскольку в водных растворах угольная кислота существует в равновесии с диоксидом углерода и концентрация кислоты намного ниже, чем концентрация СО2, что значительно снижает кислотность:
1.CO2 + h3O <=> HCO3− + H+
Ka = 4,30×10−7; pKa = 6,36.

2. HCO3− <=> CO32− + H+
Ka2 = 5,61×10−11; pKa2 = 10,25 при температуре 25 °C.

Постоянная электролитической диссоциации = 4,5×10-7. Соли угольной кислоты называются карбонатами. Большинство карбонатов обычно малорастворимо в воде. Хорошо растворяются в воде карбонаты Na, К, Rb, Cs, Tl+ и карбонат аммония. При нагревании карбонаты разлагаются, образуя оксид металла и диоксид углерода. Чем сильнее выражены металлические свойства катиона, тем более устойчив карбонат. Так, Na2CO3 плавится без разложения, СаСО3 разлагается при » 900° С, a Ag2CO3 при 218° С.

В соответствии с основностью угольная кислота даёт два ряда солей: средние — карбонаты с анионом CO32- и кислые — гидрокарбонаты с анионом HCO3-.

Для щелочных металлов известны гидрокарбонаты MeHCO3. При слабом нагревании они легко разлагаются:
2MeHCO3 -> Me2СО3 + CO2 + h3O

Стабильность гидрокарбонатов растет при переходе от Na+ к Cs+. Ионы НСО3- обычно объединяются водородными связями с образованием цепочек.

otvet.mail.ru

Производные угольной кислоты

ПРОИЗВОДНЫЕ УГОЛЬНОЙ КИСЛОТЫ

Угольную кислоту формально можно рассмотреть как карбоновую кислоту, которая вместо углеводородого остатка содержит гидроксильную группу.

Cвойства производных угольной кислоты в основном подобны свойствам производных карбоновых кислот. Отличие от карбоновых кислот состоит в том, что производные угольной кислоты представляют собой результат замещения одной или двух гидроксильных групп.

Поэтому и те и другие являются бифункциональными соединениями. Это открывает допонительные возможности вариации их структуры, а также делает симметричные структуры потенциальным сырьем для получения поликонденсационных полимеров.

Рассмотрим некоторые наиболее важные производные угольной кислоты.

Фосген        Хлоругольная кислота

Фосген является устойчивым соединением, хлоругольная кислота неустойчива, известны ее производные, например эфиры.

Фосген получают свободнорадикальным хлорированием оксида углерода (II)

Фосген и эфиры хлоругольной кислоты проявляют свойства хлорангидридов карбоновых кислот, однако в отличие от последних более реакционноспособны в реакциях нуклеофильного замещения. Они являются реагентами для получения эфиров угольной и хлоругольной кислот.

Если в качестве реагента используют фенолы, то результатом является образование диарилкарбонатов.

Фосген является бифункциональным соединением, поэтому его используют для получения пластмасс – поликарбонатов.

 

Эфиры угольной кислоты

Эти соединения проявляют свойства обычных эфиров карбоновых кислот, в том числе вступают в реакции сложноэфирной конденсации и поэтому используются в органическом синтезе для введения в структуру органических алкоксикарбонильной группы.

Амиды угольной кислоты

 Типичным представителем амидов угольной кислоты является мочевина (карбамид)

В промышленности она может быть получена из аммиака и CO₂

Процесс проводят при 180-200⁰С, 18-20 МПа и 100%-ном избытке NH_3. Замещенные мочевины могут быть получены взаимодействием фосгена с аминами

Эта реакция осуществляется ступенчато через промежуточное образование карбаминоилхлорида

Можно видеть, что синтез замещенных мочевин требует применение избытка амина. Если реакцию проводить в избытке фосгена, то количественно образуется карбаминоил хлорид (реакция (1)). Последний может быть использован для получения изоцианатов RN=C=O:

причем реакцию проводят в условиях диссоциации  гидрохлорида амина, образующегося на стадии (1) и снова вовлекающегося в реакцию (1).

Суммируя реакции (1), (3), (4), имеем стехиометрию процесса синтеза изоцианата

Изоцианаты используют для получения уретанов (эфиров карбаминовой кислоты)

Cами карбаминовые кислоты RNHCOOH , представляющие собой амиды, нестабильны и легко распадаются на амины(аммиак) и CO₂

Практическое значение имеют диизоцианаты, образующие при сополимеризации с двухатомными спиртами полиуретаны.

Полиуреаны применяют для получения синтетических волокон, каучуков, клеев и лаков. Из них получают пенопласты, для чего в процессе полимеризации добавляют немного воды, которая гидролизует часть изоцианитных групп с выделением диоксида углерода.

CO₂ вспенивает полимер, придавая ему пористую структуру.

Другой способ получения уретанов (карбаматов) – амидирование эфиров хлоругольной кислоты:

Многие эфиры замещенных карбаминовых кислот являются ценными пестицидами, достаточно легко разлагающимися в природных условиях с образованием малотоксичных соединений. Саму мочевину широко используют в сельском хозяйстве как высококачественное удобрение и кормовую добавку. Другие направления использования мочевины – карбамидная депарафинизация и синтез мочевино – формальдегидных смол

trotted.narod.ru

Кислоты угольная, поглощение — Справочник химика 21

    Результаты исследований свидетельствуют о том (рис. 8—10), что хотя увеличение концентрации угольной кислоты в растворе и усиливает выделение водорода, общий уровень коррозии при низких температурах невелик. Повышение температуры до 60 °С способствует развитию коррозионных процессов и с поглощением кислорода, и с выделением водорода. Скорость коррозионного процесса, протекающего с водородной деполяризацией, составляет всего 2,5—14% общей скорости коррозии. [c.21]

    Открытие SO, основано на поглощении его окислителями и констатировании образующейся при этом серной кислоты . При исследовании различных объектов (внутренностей, копченого мяса, консервов и т. д.) их помещают в колбу, заткнутую пробкой с двумя трубками, одна из которых, доходящая до дна колбы, соединена с промывной склянкой аппарата Киппа для получения угольного ангидрида, другая—с приемниками для поглощения сернистого ангидрида. Последние представляют две склянки Дрекселя с раствором иода в присутствии иодистого калия. [c.272]

    Классические исследования процесса горения, проведенные Лавуазье (1772—1777), дали первое доказательство химической природы веществ, получаемых из живых организмов. Шееле и Пристли независимо друг от друга открыли кислород. Лавуазье установил, что воздух состоит из кислорода и инертного газа, названного им азотом, и первым выяснил, что горение представляет собой процесс взаимодействия вещества с кислородом воздуха. Он показал, что сера, фосфор и углерод сгорают с образованием кислотных окислов (т. е. окислов, которые в присутствии воды превращаются соответственно в серную, фосфорную и угольную кислоты), а металлы дают основные окислы. Лавуазье разработал метод сожжения образца органического соединения в маленькой лампе, плавающей на поверхности ртути под колоколом, содержащим кислород или воздух. Все исследованные им соединения образовывали при горении углекислый газ и воду и, следовательно, содержали углерод и водород. По количеству выделяющейся двуокиси углерода, определяемой путем ее поглощения раствором едкого кали, можно было судить о содержании углерода в сожженном образце, а по количеству образующейся воды —о содержании водорода. Так появился метод, дававший возможность идентифицировать элементы, содержащиеся в веществах органического происхождения, и приближенно определять относительные количества этих элементов. [c.12]

    Реакция происходит хорошо в присутствии крепкой серной кислоты, которая поглощает воду, освобождая угольный ангидрид и окись углерода. Для поглощения углекислого газа с.месь газов пропускают через промывную склянку с крепким раствором едкого натра. [c.201]

    Методы определения. Сжигание до угольного ангидрида, поглощение гидроксидом бария и титриметрия соляной кислотой чувствительность 12 мкг [31. [c.87]

    Образовавшуюся соду невозможно удалить из солонцовых почв промыванием, так как, пока присутствует поглощенный натрий, она снова возникает в результате взаимодействия с бикарбонатом кальция или угольной кислотой, всегда находящейся в почвенном растворе. Избыточная щелочная реакция раствора неблагоприятна для большинства культурных растений и почвенных микроорганизмов. При щелочной реакции нарушается обмен веществ в растениях, уменьшается растворимость и доступность соединений железа, марганца, бора, фосфорнокислых солей кальция и магния в почве. Урожаи сельскохозяйственных культур на солонцовых почвах очень низкие и плохого качества. [c.173]

    При разложении запаханного зеленого удобрения почвенный и надпочвенный воздух обогащаются угольной кислотой, в почве накапливается значительное количество усвояемых для растений зольных веществ. Одновременно происходит также поглощение почвенными микроорганизмами питательных веществ, что резко уменьшает возможность вымывания их, в частности азота, в нижние горизонты ночвы. [c.402]

    Следовательно, если для протекания первого процесса деполяризации требуется присутствие в воде кислорода, протеканию второго будет способствовать повышение концентрации ионов водорода. По этой причине увеличение концентрации угольной кислоты не влияет на коррозию с поглощением кислорода, в то время как коррозию с выделением водорода оно усиливает. Активизация деятельности катодных участков, на которых происходит выделение водорода, наблюдается здесь вследствие облагораживающего действия на эти участки повышенной концентрации ионов водорода. Простейший подсчет показывает, что увеличение на единицу pH среды сдвигает потенциал водородного электрода в положительную область на 0,059 в. На такую же приблизительно величину повышается [c.315]

    Прежде всего было замечено, что угольная кислота в процессе коррозии не нейтрализуется. Содержание ее до и после аппарата остается почти неизменным. Коррозия же с поглощением кислорода не усиливается. Несмотря на это обстоятельство, присутствие СО2 в воде неблагоприятно. Ранее было показано, что при наличии угольной кислоты в воде ржавление стали сопровождается выделением водорода. Это означает, что наряду с поглощением кислорода развивается процесс коррозии с водородной деполяризацией. [c.319]

    Декарбонизация имеет целью удаление из воды свободной угольной кислоты, образовавшейся при Н-катионировании, и создание благоприятных условий для поглощения кремниевой кислоты. Углекислота, хорошо поглощаясь сильноосновным анионитом, препятствует поглощению кремниевой кислоты и приводит к быстрому его истощению. [c.544]

    Результаты опытов показывают (рис. 1.11, 1.12, 1.13) [14], что хотя увеличение концентрации угольной кислоты в растворе и усиливает выделение водорода, но общий уровень коррозии при низких температурах невелик. Повышение температуры до 60° С способствует развитию коррозионных процессов как с поглощением кислорода, так и с выделением водорода. Скорость коррозионного [c.18]

    Значения коэффициента поглощения для кислорода и угольной кислоты в зависимости от температуры воды приведены на рис. 3.1. Растворимость кислорода в воде при различных температурах, давлении 760 мм рт. ст. и равновесном состоянии раствора с учетом состава воздуха и значений коэффициента поглощения водой кислорода показано на рис. 3.2. [c.57]

    Известно, что многие кислоты образуются в результате взаимодействия оксидов неметаллов с водой. Ангидриды — это химические соединения, которые возникают из других соединений при отделении воды, и, наоборот, переходят в исходные соединения при поглощении воды. Угольная кислота в чистом виде не существует. Равновесие изображенной выще реакции сильно сдвинуто в сторону исходных продуктов. Угольная кислота диссоциирует в две стадии и образует сначала гидрокарбонат-, затем карбонат-ионы  [c.30]

    С хлористым кальцием для поглощения воды, и аспиратором заставляют проходить измеряемую массу воздуха чрез все приборы. Таким образом, в большинстве случаев, определение воды соединяется с поглощением угольной кислоты. Прибор, изображенный на предшествующей странице, представляет именно такое соединение. [c.162]

    Какой вьшод об относительной силе угольной и азотистой кислот можно сделать, уч1ггывая способ поглощения нтрозных газов раствором соды  [c.14]

    При работе с индикаторами, интервал перехода окраски которых лежит в кислой области, следует помнить, что на результаты определения может оказать влияние угольная кислота, получающаяся при поглощении анализируемым раствором СОг из воздуха. Поэтому при особо точных определениях рекомендуется J)a TBop предварительно нагреть до кипения, чтобы удалить СОг. [c.170]

    Почвенный раствор обладает буферным свойством по отношению к кислотам, если в нем присутствуют соли сильных оснований и слабой кислоты. К сильным основаниям относятся натрий, калий, к менее сильным — кальций и магний. Слабые кислоты в почве представлены гуминовыми кислотами, фульвокисло-тами, щавелевой, угольной и др. Сильные — серной, азотной, соляной. Последние частично попадают в почву с удобрениями либо освобождаются при поглощении растениями питательных веществ из физиологически кислых удобрений, например аммония из сульфата аммония. [c.214]

    Углеводороды из пролитой нефти или других источников являются распространенными загрязняющими веществами. Из водных систем они легко могут быть экстрагированы тетрахлоридом углерода, предварительно тщательно очищенным. Зная молярные коэффициенты поглощения в соответствующих областях спектра насыщенных (2900, 2800 и 1360 см- ) и ненасыщенных (3100 см- ) углеводородов, можно, используя соответствующие калибровочные зависимости, оценить их содержание в экстрактах, а затем рассчитать и концентрацию в окружающей среде. Чувствительность метода может достигать ж10- %-Интенсивность полосы с частотой 966 см , относящейся к несимметричным колебаниям связи С—И группы —СН=СН- с т/эанс-расположением заместителей, является критерием оценки пригодности искусственных жиров для употребления в кулинарии, так как обнаружена корреляция содержания веществ, включающих гранс-фрагменты, в продуктах питания и распространенности ряда серьезных заболеваний. Быстрая оценка содержания ненасыщенных транс-кислот может быть осуществлена путем сравнения поглощения в областях 966 и 934 см (характеристично для всех соединений смеси). Полученное отношение величин подставляют в уравнение для образцов известного состава. Причем, несмотря на отсутствие операции взвешивания образца или определения его объема, такая методика отличается высокой точностью. Используя характеристические полосы поглощения на 780 и 800 см , попадающие в область прозрачности материала фильтра и угольной пыли, и соответствующие калибровочные графики, можно определять содержание кварца (менее 10 мкг) в угольной пыли, осевшей на контрольных фильтрах за определенное время. Аналогичные результаты могут быть получены при определении асбеста в воздухе. [c.767]

    Для поглощения угольной кислоты чаще всего пользуются кали-аппаратом Гейслера и), три шарика которого наполнены до своего чзб ема раствором едкого кали (1 ч. твердого едкого кали на 2 ч. воды). Аппарат наполняют следующим образом снимают трубку (о), соединенную при помощи шлифа с аппаратом, и на пришлифован- ый конец трубки надевают каучуковую трубку. Затем погружают Лругую отводную трубку в раствор едкого кали, находящийся в чашечке, и при помощи каучуковой трубки всасывают раствор в аппарат чтобы щелочь не попала в рот, между ртом и аппаратом включают промывалку. После того как аппарат наполнен и очищен конец трубки, который был погружен в едкое кали, горизонтальную трубку твердого едкого кали, натронной извести и хлористым кальцием, поместив их между двумя пробками из азбеста или стеклянной ваты. После этого трубку соединяют с аппаратом при помоши шлифа, предварительно покрыв пришлифованную поверхность тонким слоем вазелина. [c.131]

    Анализ едких щелочей. Имеющиеся в продаже едкий натр и едкое кали бывают самой различной степени чистоты даже наиболее чистые марки содержат карбонаты вследствие поверхностного поглощения влаги и углекислого газа из воздуха. Поэтому большое практическое значение имеют методы определения едких щелочей в присутствии карбонатов. Как мы уже отмечали, метилжелтый и бромфенолсиний не чувствительны к угольной кислоте поэтому сумму едкой щелочи и карбоната (общую щелочность) можно определить титрованием кислотой с одним из этих индикаторов. Определение одной едкой щелочи (в присутствии карбоната) , может быть сделано методом Винклера или, если содержание карбоната незначительно, методом Уордера. [c.134]

    На бло ках СКД угольная кислота может поступать с ко нден сато м турбин цр И неполном поглощении ее анионитом на бл Очных обес соливающих установках, а также вследствие присосов воздуха в вакуумной части тракта. [c.35]

    Гемоглобин обладает также другим замечательным свойством, которое делает его еще более эффективным переносчиком кислорода. Если гемоглобин присоединяет кислород при pH 7,4, то он отщепляет 0,6 моля ионов Н+ на каждую связанную молекулу кислорода. В легких ионы Н+, освобожденные гемоглобином, реагируют с бикарбонатными ионами, образуя кислоту Н2СО3, которая диссоциирует с выделением двуокиси углерода последняя диффундирует в воздушное пространство внутри легких. Диссоциация Н2СО3 на Н2О и СО2 протекает медленно по сравнению со скоростью потока крови в легких в красных кровяных тельцах эта реакция катализируется ферментом карбоангидразой. В капиллярах идет обратный процесс образовавшаяся в результате метаболизма СО2 превращается в угольную кислоту Н2СО3, которая диссоциирует на НСО -и Н+. Ион Н+ адсорбируется гемоглобином поглощение Н+ является частью суммарной реакции выделения кислорода из гемоглобина. Этот так называемый эффект Бора объясняется тем, что константы кислотной диссоциации оксигемоглобина отличаются от соответствующих констант дезоксигемоглобина. [c.233]

    Необходимо помнить, что при поглощении титруемой смесью Oj из воздуха количество NaOH уменьшается, а количество NaH Og увеличивается вследствие взаимодействия NaOH с угольной кислотой. [c.133]

    В конце цикла анионы угольной кислоты, поглощенные ОН-анионито-вым фильтром, начинают вытесняться анионами сильных кислот, а поэтому, если требуется неизменное pH воды, в технологическую схему включается [c.463]

    Тот же принцип в сочетании с селективным элюированием тяжелых металлов (например, желе.за и алюминия щавелевой кислотой) применяли Лоджи и Рейнер [127 ] для оиределения калия в угле и угольной золе. После поглощения тян елые металлы подвергали селективному элюированию 1%-ной щавелевой кислотой (глава 15. 3, стр. 312), затем отдельно производили элюирование щелочных металлов, после чего калий определяли осаждением хлорной кислотой, а натрий — с помощью цинкурапилацетата. [c.261]

    Если растворение гидроксида калия в целлозольве проводить при нагревании, то после поглощения OS при алкилировании ре акционной смеси галоидным алкилом в качестве побочных продук тов образуются аналогичные по строению полные эфиры угольной кислоты, которые трудно отделяются от тиокарбонатов перегон кой. В случае предварительного выделения солей (I—IX) с трехкратной промывкой их ацетоном дальнейшее алкилирование приводит к селективному образованию монотгюкарбонатов. [c.74]

    В кислых и сильнокислых дерново-нодзолистых и торфяно-болотных почвах, содержащих в поглощенном состоянии мало кальция и значительное количество ионов водорода и алюминия, почвенный раствор, кроме угольной кислоты, подкисляют растворимые органические кислоты, а также соли алюминия, в результате гидролиза которых образуется кислота и слабое основание. В эъом случае происходит подкисление почвенного раствора до pH 4,5 и ниже. [c.128]

    Выполнение анализа. Пробу твердого вещества величино11 с чечевицу (или каплю насыщенного раствора сернистокислой или 5%-ного раствора сернистой соли) помещают в прибор для поглощения газов (рис. 60) и смешивают с 2 каплями перекиси водорода и 2 каплями разбавленной серной кислоты. Прибор закрывают пробкой, на шарике которой помещена капля раствора фенолфталеина. Выделяющийся угольный ангидрид обесцвечивает реактив. [c.391]

    Глубокое удаление кремниевой кислоты без заметного снижения кремнеемкости анионитов достигается лишь при отсутствии в обескремниваемой воде примесей, препятствующих этому процессу. К ним в первую очередь относятся различные соли и свободная угольная кислота. Наличие в исходном растворе Na l, NaaSOi и других солей приводит к появлению в фильтрате высокой остаточной концентрации кремниевой кислоты и щелочности, эквивалентной начальному содержанию аниона в растворе соли. Одновременно с этим наблюдается резкое снижение кремнеемкости анионитов и практически полное поглощение ими аниона соли. [c.524]

    Необходимо отметить, что отношение первой константы диссоциации ко второй Кг/Кг для угольной кислоты меньше 10. Сле-дователыю, скачок pH около точки эквивалентности мал, а по этому ошибка титрования может достигать примерно 1,0 — %. Для повышения точности анализа рекомендуется а) титрование с фенолфталеином вести осторожно, особенно к концу, чтобы уменьшить возможность образования угольной кислоты б) уменьшить поглощение оксида углерода (IV) из воздуха анализируемым раствором, для чего не следует давать стоять раствору в открытой колбе до титрования, осторожно перемешивать его в процессе титрования. [c.341]

    Синтез аммиака. При синтезе аммиака сточные воды образуются при промывке газов и очистке углекислоты. Газовые промывные воды богаты взвешенными веществами 1,Ъг л), которые вызывают помутнение сточных вод. Содержание растворимых соединений сравнительно невелико, и поэтому сухой остаток только на 20мг1л выше, чем в незагрязненной технической всд. В основном в воде находятся соли, поглощенные из золы (сульфаты, кислые соли угольной кислоты). Содержание сероводорода в этих сточных водах значительно, но органических соединений, в частности фенолов, очень мало. [c.209]

    Количество выдыхаемого человеком углекислого газа распределяется в сутки неравномерно во время ночи принимается более кислорода, чем днем (ночью в 12 часов около 450 г , а выделяется углекислого газа днем более, чем во время ночи и покоя, а именно из 900 г суточного выделения ночью выделяется всего около S7S, а днем — около 525. Это зависит, конечно, от выделения СО при всякой работе, совершаемой человеком днем. Каждое возродившееся движение есть результат какого-либо изменения вещества, потому что сила сама собою происходить не может (по закону сохранения энергии). Пропорционально количеству сгоревшего углерода развивается в организме ряд сил, потребных для разнообразных движений, производимых животными. Доказательством этому служит то, что во время работы человек выдыхает в течение 12 часов, вместо 525 г, 900 г СО , поглощая при этом такое же количество кислорода, как и прежде, человек тогда — горит. В рабочие сутки ночью человек выдыхает почти то же самое количество углекислого газа, как и в сутки покоя, но поглощает зато сравнительно большее количество кислорода ночью, так что в результате рабочих суток человек выделяет около 1 300 г углекислого rasa и поглощает около 950 г кислорода. Следовательно, от работы обмен материи увеличивается. Углерод, расходуемый на работу, поступает из пищи поэтому пища животного должна содержать непременно углеродистые вещества, способные растворяться от действия желудочных соков и переходить в кровь, или, как говорится, способные перевариваться. Такою пищею служат человеку и всем другим животным или вещества растительные, или части других животных. Эти последние, во всяком случае, берут углеродистые вещества из растений в растениях же они образуются вследствие отложения углерода из углекислоты, происходящего днем, во время дыхания растения. Объем выдыхаемого растениями кислорода почти равен объему поглощаемого углекислого газа значит, весь почти кислород, входящий в растение в виде углекислого газа, выделяется растением в свободном состоянии от углекислого газа остается, значит, в растении углерод. В то же время растение поглощает и своими листьями, и своими корнями влажность. Неизвестным нам процессом эта поглощенная вода и этот оставшийся от угольной кислоты углерод входят в состав растения в виде так называемых гидратов углерода, составляющих главную массу растительных тканей представителями их служат крахмал и клетчатка состава H Ю . Их состав можно себе представить как соединение углерода, оставшегося от угольной кислоты, с водою 6С-)-5№0. Таким образом совершается в природе, уже посредством одних организмов растительных и животных, круговорот углерода, в котором главным членом служит углекислый газ воздуха. Однако во всем этом круговороте значительную долю участия принимает и вода, особенно в океанах, потому что содержит СО-, и ее во всей воде [c.567]

chem21.info

Угольная кислота — Получение

Химия — Угольная кислота — Получение

Оглавление:
1. Угольная кислота
2. Получение

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 с более сильной кислотой. При этом большая часть образовавшейся угольной кислоты, как правило, разлагается на воду и диоксид углерода:

Применение

Угольная кислота всегда присутствует в водных растворах углекислого газа.

В биохимии используется свойство равновесной системы изменять давление газа пропорционально изменению содержания ионов оксония при постоянной температуре. Это позволяет регистрировать в реальном времени ход ферментативных реакций, протекающих с изменением pH раствора.

Органические производные

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.

Просмотров: 8425

4108.ru

Угольная кислота — Википедия РУ

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 130 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^[2].

Равновесие в водных растворах и кислотность

Угольная кислота существует в водных растворах в состоянии равновесия с гидратом диоксида углерода:

CO2⋅h3O(p)⇄h3CO3(p){\displaystyle {\mathsf {CO_{2}\cdot H_{2}O_{(p)}\rightleftarrows H_{2}CO_{3(p)}}}} , константа равновесия при 25 °C Kp=[h3CO3][CO2⋅h3O]=1,70⋅10−3{\displaystyle K_{p}={\frac {\mathsf {[H_{2}CO_{3}]}}{\mathsf {[CO_{2}\cdot H_{2}O]}}}=1,70\cdot 10^{-3}} 

Скорость прямой реакции 0,039 с⁻¹, обратной — 23 с⁻¹.

В свою очередь растворённый гидрат диоксида углерода находится в равновесии с газообразным диоксидом углерода:

CO2⋅h3O(p)⇄CO2↑+ h3O{\displaystyle {\mathsf {CO_{2}\cdot H_{2}O_{(p)}\rightleftarrows CO_{2}\uparrow +\ H_{2}O}}} 

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:

h3CO3+ h3O⇄HCO3−+ h4O+{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ H_{2}O\rightleftarrows HCO_{3}^{-}+\ H_{3}O^{+}}}} , константа кислотности при 25 °C Ka1=[HCO3−]⋅[h4O+][h3CO3]=2,5⋅10−4{\displaystyle K_{a1}={\frac {\mathsf {[HCO_{3}^{-}]\cdot [H_{3}O^{+}]}}{\mathsf {[H_{2}CO_{3}]}}}=2,5\cdot 10^{-4}} 

Однако, для практических расчётов чаще используют кажущуюся константу кислотности, учитывающую равновесие угольной кислоты с гидратом диоксида углерода:

Ka′=[HCO3−]⋅[h4O+][CO2⋅h3O]=4,27⋅10−7{\displaystyle K_{a}’={\frac {\mathsf {[HCO_{3}^{-}]\cdot [H_{3}O^{+}]}}{\mathsf {[CO_{2}\cdot H_{2}O]}}}=4,27\cdot 10^{-7}} 

Гидрокарбонат-ион подвергается дальнейшему гидролизу по реакции

HCO3−+ h3O⇄CO32−+ h4O+{\displaystyle {\mathsf {HCO_{3}^{-}+\ H_{2}O\rightleftarrows CO_{3}^{2-}+\ H_{3}O^{+}}}} , константа кислотности при 25 °C Ka2=[CO32−]⋅[h4O+][HCO3−]=4,68⋅10−11{\displaystyle K_{a2}={\frac {\mathsf {[CO_{3}^{2-}]\cdot [H_{3}O^{+}]}}{\mathsf {[HCO_{3}^{-}]}}}=4,68\cdot 10^{-11}} 

Таким образом, в растворах, содержащих угольную кислоту, создается сложная равновесная система, которую можно изобразить в общем виде следующим образом:

CO2↑⇄h3OCO2⋅h3O⇄h3CO3⇄−H+HCO3−⇄−H+CO32−(∗){\displaystyle {\mathsf {CO_{2}\uparrow {\stackrel {H_{2}O}{\rightleftarrows }}CO_{2}\cdot H_{2}O\rightleftarrows H_{2}CO_{3}{\stackrel {-H^{+}}{\rightleftarrows }}HCO_{3}^{-}{\stackrel {-H^{+}}{\rightleftarrows }}CO_{3}^{2-}(*)}}} 

Значение водородного показателя pH в такой системе, соответствующего насыщенному раствору диоксида углерода в воде при 25 °C и давлении 760 мм рт. ст., можно рассчитать по формуле:

pH≈−12lg⁡(Ka′⋅L)=3,9{\displaystyle {\mathsf {pH}}\approx -{\frac {1}{2}}\lg(K_{a}’\cdot L)=3,9} , где L = 0,034 моль/л — растворимость CO₂ в воде при указанных условиях.

Разложение

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:

h3CO3⟶h3O+ CO2↑{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}\longrightarrow H_{2}O+\ CO_{2}\uparrow }}} 

Взаимодействие с основаниями и солями

Угольная кислота вступает в реакции нейтрализации с растворами оснований, образуя средние и кислые соли — карбонаты и гидрокарбонаты соответственно:

h3CO3+2 NaOH{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+2\ NaOH}}} _(конц.)⟶Na2CO3+2 h3O{\displaystyle {\mathsf {\longrightarrow Na_{2}CO_{3}+2\ H_{2}O}}} 

h3CO3+ NaOH{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ NaOH}}} _(разб.)⟶NaHCO3+ h3O{\displaystyle {\mathsf {\longrightarrow NaHCO_{3}+\ H_{2}O}}} 

h3CO3+ Ca(OH)2⟶CaCO3↓+2 h3O{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ Ca(OH)_{2}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +2\ H_{2}O}}} 

h3CO3+ Nh4⋅h3O⟶Nh5HCO3+ h3O{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ NH_{3}\cdot H_{2}O\longrightarrow NH_{4}HCO_{3}+\ H_{2}O}}} 

При взаимодействии угольной кислоты с карбонатами образуются гидрокарбонаты:

h3CO3+ Na2CO3⟶2 NaHCO3{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ Na_{2}CO_{3}\longrightarrow 2\ NaHCO_{3}}}} 

h3CO3+ CaCO3⟶Ca(HCO3)2{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ CaCO_{3}\longrightarrow Ca(HCO_{3})_{2}}}} 

Угольная кислота образуется при растворении в воде диоксида углерода:

CO2+h3O⇄CO2⋅h3O⇄h3CO3{\displaystyle {\mathsf {CO_{2}+H_{2}O\rightleftarrows CO_{2}\cdot H_{2}O\rightleftarrows H_{2}CO_{3}}}} 

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:

Na2CO3+2 HCl⟶2 NaCl+ h3CO3{\displaystyle {\mathsf {Na_{2}CO_{3}+2\ HCl\longrightarrow 2\ NaCl+\ H_{2}CO_{3}}}} 

h3CO3⟶h3O+ CO2↑{\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}\longrightarrow H_{2}O+\ CO_{2}\uparrow }}} 

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. Также применяется для производства хладагента, солнечных генераторов и морозильников.

http-wikipediya.ru

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА И РЕАКЦИЯ КРОВИ

poisk-ru.ru