碳酸

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碳酸
IUPAC名
Carbonic acid
别名 二氧化碳水溶液; 碳酸氢; 羟基甲酸
识别
CAS号 463-79-6
ChemSpider 747
SMILES
InChI
InChIKey BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYAU
ChEBI 28976
KEGG C01353
性质
化学式 H2CO3
摩尔质量 62.03 g/mol g·mol⁻¹
密度 1.668 g/cm3
溶解性 只能在溶液内出现
pKa 6.367 (pKa1), 10.32 (pKa2)
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。


碳酸英语Carbonic acid),原來也稱揮發酸(Volatile acid)和呼吸酸(Respiratory acid),[1] 化學式H2CO3,是的一種。二氧化碳CO2)溶於後,一部分二氧化碳會與水化合,形成碳酸。該反應是一個可逆反應[2]方程式如下:

CO2 + H2OH2CO3

該反應在常溫下的平衡常數Kh=1.70×10−3;因此大部分二氧化碳都不會參與反應。假若沒有催化劑存在,反應速率十分緩慢,其反應速率常數僅為0.039 s−1(正反應)以及23 s−1(逆反應)。

碳酸是无机物。

生物体内的碳酸[编辑]

碳酸在生物体内至关重要,代谢胃酸分泌过程中都需要碳酸。

血液中的碳酸[编辑]

哺乳動物血液中,碳酸的角色非常重要。當二氧化碳從細胞進入血液後,它會與水化合形成碳酸,其後被奪走一個H+,形成碳酸氫根離子(HCO3)。碳酸氫根離子會進入紅血球,與另一個H+結合,再次形成碳酸。在中,碳酸中的水將被奪走,二氧化碳即從肺部釋出。[1] [3]

控制碳酸與二氧化碳間的反應平衡對於控制血液酸性的意義很重大。大多數生物具有一種名為碳酸酐酶,它能有效地控制兩種化合物間的反應平衡。[4]

碳酸在胃酸分泌中的作用[编辑]

碳酸在胃酸的分泌中占了重要的作用,碳酸和氯化物可以经过以下化学反应成为盐酸(胃酸的主要成分之一)、碳酸根负离子(以下负离子为钠):

\mbox{CH}_2\mbox{O}_3+\mbox{NaCl}\to\mbox{HCl}+\mbox{Na}^-+\mbox{CH}_1\mbox{O}_3^+

碳酸的酸性[编辑]

碳酸是一種二元酸,其电离分為兩步:

H2CO3 ⇌ HCO3 + H+
Ka1 = 2.5×10-4 mol/L; pKa1 = 3.6 (25 °C)
HCO3 ⇌ CO32− + H+
Ka2 = 4.6×10-7 mol/L; pKa2 = 6.3 (25 °C)

需要注意的是,以上所述值並不適用於實際估算碳酸的酸性,因為單個碳酸分子的酸性比醋酸甲酸都要強。但實際上,碳酸分子只出現在二氧化碳和水的動態平衡中,其濃度比二氧化碳低得多,故酸度實際上較低,第一步反應可以記作:

CO2 + H2O ⇌ HCO3 + H+
Ka = 4.30×10-7 mol/L; pKa = 6.36

這個值被稱為碳酸的解離常數

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Acid-Base Physiology 2.1 - Acid-Base Balance by Kerry Brandis
  2. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan., Chemistry of the Elements 2nd, Oxford: Butterworth-Heinemann, 310, 1997, ISBN 0080379419 
  3. ^ "excretion." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2010.
  4. ^ Badger MR, Price GD. The role of carbonic anhydrase in photosynthesis. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Bio. 1994, 45: 369–392. doi:10.1146/annurev.pp.45.060194.002101. 

参见[编辑]