碳酸

碳酸
Structural formula Ball-and-stick model
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  Y
ChemSpider	747
SMILES	O=C(O)O
InChI	1/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4)
InChIKey	BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYAU
ChEBI	28976
KEGG	C01353
性质
化学式	H2CO3
摩尔质量	62.03 g/mol g·mol⁻¹
外观	無色水溶液
密度	1.668 g/cm3
溶解性（水）	只存在水溶液中
pKa	6.367 (pKa1), 10.32 (pKa2)
若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。

碳酸（英語：Carbonic acid），原來也稱揮發酸（Volatile acid）和呼吸酸（Respiratory acid）， 化學式為H₂CO₃，是酸的一種。二氧化碳（CO₂）溶於水後，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，方程式如下：

CO₂ + H₂O H₂CO₃

該反應在常溫下的平衡常數是K_h=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

碳酸在生物体内至关重要，代谢和胃酸分泌过程中都需要碳酸。

血液中的碳酸

在哺乳動物的血液中，碳酸在血液中所佔的角色非常重要。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。在肺中，碳酸中的水將被奪走，二氧化碳即從肺部釋出。

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的酶，它能有效地控制兩種化合物間的反應平衡。

碳酸在胃酸分泌中的作用

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）、碳酸根和钠或钾的正离子（以下正离子为钠）：

H₂CO₃ + NaCl → HCl + Na⁺ + HCO₃^-

碳酸的酸性

碳酸是一種二元酸，其电离分為兩步：

${\rm {H_{2}CO_{3}\rightleftharpoons {HCO_{3}}^{-}+H^{+}}}$

K_a1 = 4.3×10^-7 mol/L; pK_a1 = 6.37 (25 °C)

${\rm {{HCO_{3}}^{-}\rightleftharpoons {CO_{3}}^{2-}+H^{+}}}$

K_a2 = 4.8×10^-11 mol/L; pK_a2 = 10.32 (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和甲酸都要強。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：

${\rm {CO_{2}+H_{2}O\rightleftharpoons {HCO_{3}}^{-}+H^{+}}}$

K_a = 4.30×10^-7 mol/L; pK_a = 6.36

這個值被稱為碳酸的解離常數。

利用

在生活中使用其製造飲品如碳酸水，碳酸飲料。食品有蘇打餅，蘇打麵包。

参见

• 碳酸根
• 碳酸鹽、碳酸氫鹽
• 碳酸酯
• 碳酸的酰胺：氨基甲酸、尿素
• 碳酸的酰卤：碳酰氟、光气
• 无机酸列表
• 碳酸水
• 二氧化碳