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
外观 无色水溶液
密度 1.668 g/cm3
溶解性 只存在水溶液
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),原来也称挥发酸(Volatile acid)和呼吸酸(Respiratory acid),[1] 化学式H2CO3,是的一种。二氧化碳CO2)溶于后,一部分二氧化碳会与水化合,形成碳酸。该反应是一个可逆反应[2]方程式如下:

CO2 + H2OH2CO3

该反应在常温下的平衡常数Kh=1.70×10−3;因此大部分二氧化碳都不会参与反应。假若没有催化剂存在,反应速率十分缓慢,其反应速率常数仅为0.039 s−1(正反应)以及23 s−1(逆反应)。

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]

哺乳动物血液中,碳酸的角色非常重要。当二氧化碳从细胞进入血液后,它会与水化合形成碳酸,其后被夺走一个H+,形成碳酸氢根离子(HCO3)。碳酸氢根离子会进入红血球,与另一个H+结合,再次形成碳酸。在中,碳酸中的水将被夺走,二氧化碳即从肺部释出。[1] [3]

控制碳酸与二氧化碳间的反应平衡对于控制血液酸性的意义很重大。大多数生物具有一种名为碳酸酐酶,它能有效地控制两种化合物间的反应平衡。[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)、碳酸根正离子(以下正离子为钠):

碳酸的酸性[编辑]

碳酸是一种二元酸,其电离分为两步:

Ka1 = 4.3×10-7 mol/L; pKa1 = 6.37 (25 °C)
Ka2 = 4.8×10-11 mol/L; pKa2 = 10.32 (25 °C)

需要注意的是,以上所述值并不适用于实际估算碳酸的酸性,因为单个碳酸分子的酸性比醋酸甲酸都要强。但实际上,碳酸分子只出现在二氧化碳和水的动态平衡中,其浓度比二氧化碳低得多,故酸度实际上较低,第一步反应可以记作:

Ka = 4.30×10-7 mol/L; pKa = 6.36

这个值被称为碳酸的解离常数

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]