Acido carbonico (H2CO3) Struttura, proprietà, sintesi, usi
![Acido carbonico (H2CO3) Struttura, proprietà, sintesi, usi](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/cido-carbnico-h2co3-estructura-propiedades-sntesis-usos.jpg)
- 1651
- 456
- Lino Lombardi
Lui acido carbonico È un composto inorganico, sebbene ci siano quelli che discutono di essere in realtà organico, la cui formula chimica è h2Co3. È quindi un acido diprotico, in grado di donare due ioni H+ all'ambiente acquoso per generare due cationi molecolari h3O+. Da lui si presentano gli ioni di bicarbonato ben noti (HCO3-) e carbonato (CO32-).
Questo acido peculiare, semplice, ma allo stesso tempo coinvolto nei sistemi in cui numerose specie partecipano a un equilibrio a vapore liquido, è formato da due molecole inorganiche fondamentali: acqua e anidride carbonica. La presenza di co2 Si osserva sempre che c'è una bolla nell'acqua, che sale in superficie.
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/cido-carbnico-h2co3-estructura-propiedades-sntesis-usos.jpg)
Questo fenomeno è regolarmente visto in bevande analcoliche e acqua gassata.
Nel caso di acqua carbonificata o gassificata (immagine superiore), tale quantità è stata sciolta2 che la tua pressione del vapore è più della doppia pressione atmosferica. Scoprendolo, la differenza di pressione all'interno della bottiglia e l'esterno riduce la solubilità del CO2, Quindi le bolle che finiscono per sfuggire al liquido appaiono.
In misura minore, la stessa cosa accade in qualsiasi massa di acqua fresca o salina: quando li riscaldano rilascerà il loro contenuto disciolto di CO2.
Tuttavia, il CO2 Non è solo sciolto, ma soffre di trasformazioni nella sua molecola che la rendono H2Co3; Un acido che ha una vita molto piccola, ma abbastanza per contrassegnare un cambiamento mesurabile nel pH del suo ambiente acquoso di solvente e generare anche un sistema di tampone carbonato unico.
[TOC]
Struttura
Molecola
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/cido-carbnico-h2co3-estructura-propiedades-sntesis-usos.png)
Up abbiamo la molecola H2Co3, rappresentato con sfere e barre. Le sfere rosse corrispondono agli atomi di ossigeno, all'atomo di carbonio da nero a carbonio e agli atomi di idrogeno bianco.
Nota che a partire dall'immagine puoi scrivere un'altra formula valida per questo acido: CO (OH)2, dove CO diventa il gruppo carbonilico, c = o, collegato a due gruppi idrossilici, OH. Quando ci sono due gruppi OH, in grado di donare i loro atomi di idrogeno, ora è inteso da dove provengono gli ioni h+ rilasciato nel mezzo.
![](https://learnaboutworld.com/storage/img/images/cido-carbnico-h2co3-estructura-propiedades-sntesis-usos_2.jpg)
Si noti che la formula co (OH)2 Può essere scritto come Ohcooh; cioè, del tipo rcooh, dove r diventa in questo caso un gruppo OH.
È per questo motivo, oltre al fatto che la molecola è costituita da ossigeno, idrogeno e atomi di carbonio, troppo comuni nella chimica organica, che l'acido carbonico è considerato da alcuni come un composto organico. Tuttavia, nella sezione della sua sintesi verrà spiegato perché gli altri lo considerano di natura inorganica e non organica.
Può servirti: diidrossicetone: struttura, proprietà, ottenimento, usiInterazioni molecolari
Della molecola H2Co3 Si può commentare che la sua geometria è trigonale, con il carbonio situato al centro del triangolo. In due dei suoi vertici ha i gruppi OH, che sono donatori di idrogeno bridge; E nell'altro rimanente, un atomo di ossigeno del gruppo C = O, accettatore del ponte idrogeno.
Quindi, h2Co3 Ha una forte tendenza a interagire con protici o solventi ossigenati (e anche azoto).
E per coincidenza, l'acqua incontra queste due caratteristiche e l'affinità di H è tale2Co3 per lei che quasi immediatamente le dà una H+ E un equilibrio di idrolisi che coinvolge le specie HCO inizia a essere stabilito3- e h3O+.
Ecco perché la semplice presenza di acqua decompone l'acido carbonico e rende il suo isolamento come composto puro troppo complicato.
Acido carbonico puro
Tornando alla molecola H2Co3, Non solo è piatto, in grado di stabilire ponti di idrogeno, ma può anche presentare Cis-Trans Isomeía; Questo è, nell'immagine che abbiamo l'isomero cis, con le due h che puntano nella stessa direzione, mentre nel trans isomero punterebbero in direzioni opposte.
L'isomero cis è il più stabile di entrambi, ed è per questo che è l'unico che di solito è rappresentato.
Un solido puro di H2Co3 È costituito da una struttura cristallina composta da strati o foglie di molecole che interagiscono con ponti idrogeno laterali. Questo è previsto, essendo la molecola h2Co3 Piatto e triangolare. Quando appaiono sublimali, appaiono i crepuscoli ciclici (h2Co3)2, che sono uniti da due ponti idrogeno C = O - OH.
La simmetria delle risorse umane2Co3 Non è stato in grado di essere definito dai momenti. È stato considerato cristallizzato come due polimorfi: α-H2Co3 e β-h2Co3. Tuttavia, α-H2Co3, sintetizzato in base a una miscela di Cho3COOH-CO2, È stato dimostrato che era in realtà Cho3Oroh: un acido carbonico monometria ster.
Proprietà
È stato detto che h2Co3 È un acido diprotico, quindi puoi donare due ioni H+ su un mezzo che li accetta. Quando questo mezzo è acqua, le equazioni della sua dissociazione o idrolisi sono:
H2Co3(AC) + H2O (l) HCO3-(AC) + H3O+(AC) (KA1 = 2,5 × 10−4)
HCO3-(AC) + H2O (l) co32-(AC) + H3O+(AC) (KA2 = 4.69 × 10−11)
L'HCO3- È l'anione bicarbonato o idrogenocarbonato e il CO32- L'anione carbonato. Indicano anche le loro rispettive costanti di equilibrio, KA1 e ka2. Essere ka2 cinque milioni di volte più piccolo di KA1, La formazione e la concentrazione di CO32- Sono spregevoli.
Quindi, anche se è un acido diprotico, la seconda h+ Puoi appena rilasciarlo apprezzabile. Tuttavia, la presenza di CO2 sciolto in grandi quantità abbastanza per acidificare il mezzo; In questo caso, acqua, abbassando i suoi valori di pH (sotto 7).
Può servirti: fusioneParlare di acido carbonico si riferisce praticamente a una soluzione acquosa in cui predominano le specie HCO3- e h3O+; Non può essere isolato con metodi convenzionali, poiché i minimi tentativi sposterebbero l'equilibrio di solubilità del CO2 alla formazione di bolle che sarebbero sfuggite dall'acqua.
Sintesi
Dissoluzione
L'acido carbonico è uno dei composti più semplici da sintetizzare. COME? Il metodo più semplice è bolle, con l'aiuto di una cannuccia o un sorbetto, l'aria che espiriamo all'interno di un volume d'acqua. Perché espiriamo in Essence co2, Questa bolla nell'acqua, dissolvendo una piccola parte dello stesso.
Quando lo facciamo si verifica la seguente reazione:
Co2(g) + H2O (l) h2Co3(AC)
Ma a sua volta, la solubilità del CO deve essere considerata2 in acqua:
Co2(g) co2(AC)
Entrambi co2 Come H2O sono molecole inorganiche, quindi h2Co3 È inorganico da questo punto visto.
Equilibrio di vapore liquido
Di conseguenza abbiamo un sistema in equilibrio che dipende notevolmente dalle pressioni parziali del CO2, così come la temperatura liquida.
Ad esempio, se la pressione del CO2 Aumenta (nel caso in cui soffiamo l'aria con più forza attraverso il sorbetto), si formerà più h2Co3 E il pH diventerà più acido; Da allora, il primo equilibrio si sposta a destra.
D'altra parte, se riscaldiamo la dissoluzione di H2Co3, La solubilità del CO diminuirà2 Nell'acqua perché è un gas e l'equilibrio si sposterà quindi a sinistra (ci sarà meno H2Co3). Simile sarà se proviamo ad applicare un vuoto: il CO2 Scherrà così come le molecole d'acqua, che sposterebbero di nuovo l'equilibrio a sinistra.
Puro solido
Quanto sopra consente di raggiungere una conclusione: da una soluzione di H2Co3 Non c'è modo di sintetizzare questo acido come solido puro attraverso un metodo convenzionale. Tuttavia, è stato fatto, dagli anni '90 del secolo scorso, a partire da solide miscele di CO2 e h2O.
A questa solida miscela co2-H2O al 50% è bombardata con protoni (un tipo di radiazione cosmica), in modo che nessuno dei due componenti fuggerà e si verifica la formazione di H2Co3. A tale scopo, è stata utilizzata anche una miscela CHO3Oh-co2 (Ricorda α-H2Co3).
Un altro metodo è fare lo stesso ma usando direttamente il ghiaccio secco, niente di più.
Dei tre metodi gli scienziati della NASA potrebbero raggiungere una conclusione: acido carbonico puro, solido o gassoso, può esistere nel gelato di Giove, nei ghiacciai marziani e nelle comete, dove tali miscele solide sono costantemente irradiate per i raggi cosmici.
Può servirti: pipetta volumetrica: caratteristiche, usi, calibrazione ed erroriApplicazioni
L'acido carbonico stesso è un composto senza alcuna utilità. Delle sue soluzioni, tuttavia, puoi preparare soluzioni di smorzamento basate sui coetanei HCO3-/Co32- o h2Co3/HCO3-.
Grazie a queste soluzioni e all'azione dell'enzima anidrasi carbonica, presente nei globuli rossi, il CO2 Prodotto nella respirazione può essere trasportato nel sangue ai polmoni, dove viene finalmente rilasciato per essere espirato fuori dal nostro corpo.
Il bubjueo del co2 Approfitta di elaborare le bevande la sensazione piacevole e caratteristica che lasciano in gola quando li bevono.
Inoltre, la presenza di H2Co3 Ha un'importanza geologica nella formazione di stalattiti calcare.
E d'altra parte, le loro soluzioni possono essere utilizzate per preparare alcuni bicarbonati metallici; Sebbene sia più redditizio e facile da usare un sale bicarbonato (Nahco3, Per esempio).
Rischi
L'acido carbonico ha una vita così piccola in condizioni normali (stimano che circa 300 nanosecondi), che è praticamente innocuo per l'ambiente e gli esseri viventi. Tuttavia, come affermato in precedenza, ciò non implica che non può generare un cambiamento preoccupante nel pH dell'acqua oceanica, colpendo la fauna marina.
D'altra parte, il vero "rischio" è nell'assunzione di acqua gassificata, poiché la quantità di CO2 sciolto in essi è molto maggiore che nell'acqua normale. Tuttavia, e ancora, non ci sono studi che hanno dimostrato che bere acqua gassificata rappresenta un rischio mortale; Se lo consigli anche per digiunare e combattere l'indigestione.
L'unico effetto negativo osservato su coloro che bevono quest'acqua è la sensazione di pienezza, poiché i loro stomaci sono pieni di gas. Fuori da questo (per non parlare delle bevande analcoliche, poiché sono composte da molto più che solo acido carbonico), si può dire che questo composto non è affatto tossico.
Riferimenti
- Giorno, r., & Underwood, a. (1989). Chimica analitica quantitativa (quinta ed.). Pearson Prentice Hall.
- SHIVER & ATKINS. (2008). Chimica inorganica. (Quarta edizione). Mc Graw Hill.
- Wikipedia. (2019). ACIDO CARBONICO. Recuperato da: in.Wikipedia.org
- Danielle Reid. (2019). Acido carbonico: formazione, struttura e equazione chimica. Studio. Recuperato da: studio.com
- Götz Bucher e Wolfram Sander. (2014). Chiarire la struttura dell'acido carbonico. Vol. 346, numero 6209, pp. 544-545. Doi: 10.1126/Science.1260117
- Lynn Yarris. (22 ottobre 2014). Nuove intuizioni sull'acido carbonico in acqua. Berkeley Lab. Recuperato da: NewsCenter.lbl.Gov
- Claudia Hammond. (14 settembre 2015). L'acqua scintillante è davvero male per te? Estratto da: BBC.com
- Jürgen Bernard. (2014). Acido carbonico solido e gassoso. Institute of Physical Chemistry. Università di Innsbruck.
- « Leggi sul trasferimento del calore, forme di trasmissione, esempi
- 15 Vantaggi delle mele per la salute fisica e mentale »