碳酸的化學式
碳酸(英文名:carbonic acid)是一種二元弱酸,化學式為H2CO3,電離常數都很小。在常溫、常壓下,二氧化碳飽和溶液的濃度約為0.033mol/L,pH為5.6,pKa1=6.37,pKa2=10.32。
物理性質
碳酸酸性極低,其飽和水溶液pH約為5.6,其水溶液顯酸性故可以使指示劑變色(可以使石蕊溶液變紅色)。
化學性質
結構簡式:HO—CO—OH在CO2溶於水時形成。
純的碳酸以C(OH)4存在是個不穩定的晶體,遇水劇烈分解。
碳酸是一種二元酸,其電離分為兩步:
H2CO3 ⇌ HCO3- + H+ Ka1 = 4.2×10-7 mol/L pKa1 = 6.38(25 °C)
HCO3-⇌ CO32- + H+ Ka2 = 5.61×10-11 mol/L pKa2 = 10.25 (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。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。
化學反應
生成和分解
CO2溶於水生成碳酸,方程式為:CO2+H2O⇌H2CO3
碳酸不穩定、易分解,分解生成CO2和H2O,方程式為:H2CO3⇌H2O+CO2↑
兩種情況同時存在,達到動態平衡,方程式用“⇌”表示
複分解反應
在實驗室裡,二氧化碳常用稀鹽酸與大理石(或石灰石,主要成分都是碳酸鈣)反應來製取。反應的化學方程式可以表示如下:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2CO3(兩種化合物互相交換成分)
三維模型
碳酸不穩定容易分解成二氧化碳和水 H2CO3⇌H2O+CO2↑
總的方程式是:
CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑[1](反應有氣體和水生成)
酸性
碳酸是二元弱酸,會分步電離,有微腐蝕性。
H2CO3⇌HCO3-+H+
HCO3-⇌CO32-+H+
碳酸顯酸性,會使紫色石蕊試液變成紅色。二氧化碳在溶液中大部分是以微弱結合的水合物形式存在,只有一小部分形成碳酸(H2CO3)——飽和CO2溶液中只有1%的CO2與H2O化合成碳酸。在常溫時,CO2 :H2CO3為600 :1。碳酸的熱穩定性很差。碳酸加熱時全部分解並放出二氧化碳。碳酸在鹼的作用下,能生成酸式碳酸鹽M(HCO3)2和碳酸鹽MCO3(M代表二價金屬)。許多金屬的酸式碳酸鹽的溶解度稍大於正鹽,其溶解度和Pco2(二氧化碳分壓)有關。Pco2大,碳酸鹽溶解於水Pco2小(或升溫),析出碳酸鹽,自然界的鐘乳石就是這樣形成的。硬水加熱軟化就是因為生成了碳酸鹽沉澱。所有的酸式碳酸鹽受熱均分解為CO2和相應的正鹽。
已製備出純碳酸(碳酸晶體),但條件非常苛刻,要儲存在絕對無水的條件下,不然純碳酸會劇烈分解。
碳酸的化學分子式為H2CO3,分子量為62。是二元無機弱酸,是由碳氫氧三種元素通過共價鍵形成的共價化合物。可由二氧化碳溶於水形成(CO2 + H2O ⇔ H2CO3)。
H₂CO₃。
碳酸[tàn suān](H₂CO₃)是一種二元弱酸,電離常數都很小。但也有認為其為中強酸,因為根據無機酸酸性強弱判斷式(OH)nROm可判斷其酸性與磷酸相似。在常溫、常壓下,二氧化碳飽和溶液的濃度約為0.033mol/L,pH為5.6,pKa=6.37。
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