Karbonska kiselina (H2CO3) svojstva, upotreba i važnost



ugljična kiselina, Nekad nazvana zračna kiselina ili zračna kiselina, ona je jedina anorganska kiselina ugljika i ima formulu H2CO3.

Soli ugljičnih kiselina nazivaju se bikarbonati (ili hidrogenkarbonati) i karbonati (baza podataka o ljudskim metabolizmima, 2017.). Njegova struktura prikazana je na slici 1 (EMBL-EBI, 2016).

Rečeno je da se ugljične kiseline dobije se iz ugljičnog dioksida i vode. Ugljične kiseline odvija samo putem soli (karbonata), kisele soli (hidrogen karbonata), amini (karbaminske kiseline) i kiselinski kloridi (karbonil klorid) (mesh, 1991).

Spoj se ne može izolirati kao čista ili čvrsta tekućina, budući da su produkti njegove razgradnje, ugljičnog dioksida i vode mnogo stabilniji od kiseline (Royal Society of Chemistry, 2015)..

Ugljična kiselina se nalazi u ljudskom tijelu, a CO2 prisutan u krvi kombinira se s vodom i tvori ugljičnu kiselinu, koja se zatim ispušta kao plin u plućima..

Nalazi se iu stijenama i špiljama gdje se vapnenci mogu rastopiti. H2CO3 se također može naći u ugljenu, meteoritima, vulkanima, kiselim kišama, podzemnim vodama, oceanima i biljkama (karbonska kiselina Formula, S.F.).

indeks

  • 1 Ugljične kiseline i karbonatne soli
  • 2 "Hipotetski" ugljični dioksid i vodena kiselina
  • 3 Fizikalna i kemijska svojstva
  • 4 Upotreba
  • 5 Važnost
  • 6 Reference

Ugljične kiseline i karbonatne soli

Ugljična kiselina nastaje u malim količinama kada se anhidrid, ugljični dioksid (CO2) otapa u vodi.

CO2 + H2O CO H2CO3

Dominantni vrste jednostavno su hidrirani molekule CO2. Može se smatrati da je karbonatna kiselina je kiselina diprotonska koji mogu tvoriti dva niza soli, odnosno, hidrogen karbonati, ili bikarbonati, sadrže HCO3-, i karbonate koji sadrži CO32-.

H2CO3 + H2O 3 H3O + + HCO3-

HCO3- + H2O 3 H3O + + CO32-

Međutim, kiselo-bazično ponašanje ugljične kiseline ovisi o različitim brzinama nekih od uključenih reakcija, kao io njegovoj ovisnosti o pH sustava. Na primjer, pri pH nižem od 8, glavne reakcije i njihova relativna brzina su sljedeće:

  • CO2 + H2O CO H2CO3 (sporo)
  • H2CO3 + OH- O HCO3- + H2O (brzo)

Iznad pH 10 važne su sljedeće reakcije:

  • CO2 + OH- ⇌ HCO3- (sporo)
  • HCO3- + OH- 32 CO32- + H2O (brzo)

Između pH vrijednosti od 8 i 10, sve gore navedene ravnotežne reakcije su značajne (Zumdahl, 2008).

"Hipotetički" ugljični dioksid i vodena kiselina

Do relativno nedavno, znanstvenici su bili uvjereni da ugljična kiselina ne postoji kao stabilna molekula.

U Angewandte Chemie, njemački istraživači su uvedene jednostavan pirolitičke postupak za proizvodnju plina faze karbonske kiseline ostavi spektroskopijom karakterizaciju plinovite faze i ugljična kiselina monometil estera (Angewandte Chemie International Edition, 2014).

Ugljična kiselina postoji samo mali dio sekunde kada se ugljični dioksid otapa u vodi prije nego postane mješavinom protona i bikarbonatnih aniona..

Unatoč kratkom životu, ugljična kiselina daje trajni utjecaj na Zemljinu atmosferu i geologiju, kao i na ljudsko tijelo..

Zbog kratkog vijeka trajanja, detaljna kemija ugljične kiseline bila je prikrivena. Istraživači poput Berkeley Lab-a i Kalifornijskog sveučilišta Berkeley pomažu podići ovaj veo kroz niz jedinstvenih eksperimenata.

U svojoj najnovijoj studiji, pokazali su kako se plinovite molekule ugljičnog dioksida solvatiraju vodom kako bi pokrenuli kemiju prijenosa protona koja proizvodi ugljičnu kiselinu i bikarbonat (Yarris, 2015)..

Godine 1991. znanstvenici u NASA-inom Centru Goddard Space Flight (SAD) uspjeli su napraviti čvrste uzorke H2CO3. To su učinili izlaganjem smrznute smjese vode i ugljičnog dioksida visokotonskom zračenju protona, a zatim zagrijavanjem da se ukloni višak vode.

Ostatak ugljične kiseline je karakteriziran infracrvenom spektroskopijom. Činjenica da je ugljična kiselina pripremljena ozračivanjem krute mješavine H2O + CO2 ili čak samo zračenjem suhog leda.

To je dovelo do prijedloga da se H2CO3 može naći u svemiru ili na Marsu, gdje se nalaze sladoledi H2O i CO2, kao i kozmičke zrake (Khanna, 1991)..

Fizikalna i kemijska svojstva

Ugljična kiselina postoji samo u vodenoj otopini. Čisti spoj nije moguće izolirati. Ovo rješenje je lako prepoznati jer ima upuhivanje plinovitog ugljičnog dioksida koji izlazi iz vodenog medija.

Ima molekulsku masu od 62,024 g / mol i gustoću od 1,668 g / ml. Ugljična kiselina je slaba i nestabilna kiselina, koja se djelomično razdvaja u vodi u vodikovim ionima (H +) i bikarbonatnim ionima (HCO3-) čija je pKa 3,6.

Budući da je diprotična kiselina, može tvoriti dvije vrste soli, karbonati i bikarbonati. Dodavanje baze u suvišak ugljične kiseline daje bikarbonatne soli, dok dodavanje suviška baze ugljičnoj kiselini daje karbonatne soli (Nacionalni centar za biotehnološke informacije., 2017.) \ T.

Ugljična kiselina se ne smatra toksičnom ili opasnom, a prisutna je u ljudskom tijelu. Međutim, izlaganje visokim koncentracijama može iritirati oči i dišne ​​puteve.

aplikacije

Prema riječima Michelle McGuire Nutricionističke znanosti, iUgljična kiselina nalazi se u fermentiranoj hrani u obliku otpada koji nastaju od bakterija koje se hrane raspadanjem hrane.

Plinski mjehurići proizvedeni u hrani obično su ugljični dioksid ugljične kiseline i znak da hrana hrane fermentaciju. Primjeri najčešće konzumiranih fermentiranih namirnica su soja sos, miso juha, kiseli kupus, korejski kimchi, tempeh, kefir i jogurt.

Fermentirana zrna i povrće također sadrže korisne bakterije koje mogu kontrolirati potencijalno patogene mikroorganizme unutar vašeg crijeva i poboljšati proizvodnju vitamina B-12 i K.

Ugljična kiselina, otopina ugljičnog dioksida ili dihidrogenkarbonat nastaju tijekom procesa karbonacije vode. Zadužen je za šumeći aspekt bezalkoholnih pića i bezalkoholnih pića, kao što je navedeno u Rječniku znanosti o hrani i tehnologiji.

Ugljična kiselina doprinosi visokoj kiselosti sode, ali je sadržaj rafiniranog šećera i fosforne kiseline glavni odgovorni za navedenu kiselost (DUBOIS, 2016).

Ugljična kiselina se također koristi u mnogim drugim područjima, kao što su farmaceutski proizvodi, kozmetika, gnojiva, prerada hrane, anestetici itd..

važnost

Ugljična kiselina se obično nalaze u vodi iz oceana, mora, jezera, rijeka i kiše jer oblike kada ugljični dioksid, koji je široko rasprostranjen u atmosferi, kontakt s vodom.

Čak je prisutan iu ledu ledenjaka, iako u manjim količinama. Ugljična kiselina je vrlo slaba kiselina, iako može doprinijeti eroziji tijekom vremena.

Povećanje ugljičnog dioksida u atmosferi je izazvao više ugljična kiselina je generirana u oceanima, te je u nekom dijelu, odgovoran za blagi porast kiselosti oceana tijekom posljednjih sto godina.

Ugljični dioksid, otpadni produkt staničnog metabolizma, nalazi se u relativno visokoj koncentraciji u tkivima. Diferencira se u krv i odvodi se u pluća kako bi se eliminirala iz zraka.

Ugljični dioksid je mnogo topiviji od kisika i lako se difundira u crvene krvne stanice. Reagira s vodom u obliku ugljične kiseline, koja se pri alkalnom pH krvi pojavljuje uglavnom kao bikarbonat (Robert S. Schwartz, 2016).

Ugljični dioksid ulazi u krv i tkiva jer je lokalni parcijalni tlak veći od parcijalnog tlaka u krvi koji teče kroz tkiva. Kako ugljični dioksid ulazi u krv, on se kombinira s vodom i tvori ugljičnu kiselinu koja se razdvaja na vodikove ione (H +) i bikarbonatne ione (HCO3-)..

Prirodna pretvorba ugljičnog dioksida u ugljičnu kiselinu je relativno spor proces. Međutim, karboanhidraza, proteinski enzim prisutan u crvenim krvnim stanicama, katalizira ovu reakciju dovoljno brzo da se postigne u samo djeliću sekunde..

CO2 + H2O CO H2CO3

Budući da je enzim prisutan samo u crvenim krvnim stanicama, bikarbonat se akumulira u mnogo većoj mjeri unutar crvenih krvnih stanica nego u plazmi.

Sposobnost krvi za transport ugljični dioksid i bikarbonata pojačava sustavom transport iona u membranu crvene krvne stanice koje se kreće istovremeno se ion bikarbonata iz stanice i u plazmi u zamjenu iona klorida.

Istovremena izmjena tih dvaju iona, poznata kao izmjena klorida, omogućuje da se plazma koristi kao mjesto za pohranjivanje bikarbonata bez promjene električnog naboja plazme ili crvenih krvnih stanica.

Samo 26 posto ukupnog sadržaja ugljičnog dioksida u krvi postoji kao bikarbonat unutar crvenih krvnih stanica, dok 62 posto postoji kao bikarbonat u plazmi; međutim, većina bikarbonatnih iona najprije se proizvodi unutar stanice, a zatim transportira u plazmu.

Obrnuti slijed reakcija događa se kada krv dosegne pluća, gdje je parcijalni tlak ugljičnog dioksida niži nego u krvi. Reakcija katalizirana ugljičnom anhidrazom obrće se u plućima, gdje se bikarbonat pretvara natrag u CO2 i omogućuje njegovo izbacivanje (Neil S. Cherniack, 2015).

reference

  1. Angewandte Chemie International Edition. (2014., 23. rujna). Ugljična kiselina - a ipak postoji! Preuzeto s kemijeviews.org.
  2. Formula ugljične kiseline. (S.F.). Oporavio se od softschools.com.
  3. DUBOIS, S. (2016., 11. siječnja). Ugljična kiselina u hrani. Preuzeto s livestrong.com.
  4. EMBL-EBI. (2016., 27. siječnja). ugljična kiselina. Oporavio se od ebi.ac.uk.
  5. Baza podataka o metabolima ljudi. (2017., 2. ožujka). Ugljična kiselina. Preuzeto s hmdb.ca. 
  6. Khanna, M. M. (1991). Infracrvene i masene spektralne studije protonskog zračenog H2O + CO2 leda: Dokazi za karbonsku kiselinu. Spectrochimica Acta Dio A: Molekularna spektroskopija Volumen 47, izdanje 2, 255-262. Preuzeto iz science.gsfc.nasa.gov.
  7. (1991). Ugljična kiselina. Preuzeto s ncbi.nlm.nih.
  8. Nacionalni centar za biotehnološke informacije ... (2017., 11. ožujka). PubChem Compound Database; CID = 767. Preuzeto s pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  9. Neil S. Cherniack, e. a. (2015., 20. ožujka). Ljudski respiratorni Oporavio se od britannica.com.
  10. Robert S. Schwartz, C. L. (2016., 29. travnja). Krv. Oporavio se od britannica.com.
  11. Kraljevsko kemijsko društvo. (2015). Ugljična kiselina. Preuzeto s: chemspider.com.
  12. Yarris, L. (2015., 16. lipnja). Otkrivanje tajni ugljične kiseline. Preuzeto s: newscenter.lbl.gov.
  13. Zumdahl, S.S. (2008, 15. kolovoza). Oxyacid. Preuzeto s: britannica.com.