حمض الكربونيك

حمض الكربونيك
الأسماء
	اسم أيوپاك حمض الكربونيك
	أسماء أخرى حمض ثاني أكسيد الكربون؛ Dihydrogen carbonate; acid of air; Aerial acid; Hydroxymethanoic acid
تمييز
رقم CAS	[463-79-6]
KEGG	C01353
ChEBI	28976
SMILES	O=C(O)O;
InChI	InChI=1/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4)
الخصائص
الصيغة الجزيئية	H2CO3
كتلة مولية	62.03 g/mol
الكثافة	1.668 g/cm3
قابلية الذوبان في الماء	Exists only in solution
الحموضة (pKa)	6.367 (pKa1), 10.32 (pKa2)
	ما لم يُذكر غير ذلك، البيانات المعطاة للمواد في حالاتهم العيارية (عند 25 °س [77 °ف]، 100 kPa).
	verify (what is ?)
	مراجع الجدول

حمض الكربونيك Carbonic acid، هومركب كيميائي صيغته H₂CO₃ (مكافئOC(OH)₂). ويطلق عليه أحياناً محلول ثاني أكسيد الكربون في الماء (ماء مكربون)، لأن مثل هذا النوع من المحاليل يحتوي على كمية ضئيلة من H₂CO₃. حمض الكربونيك، وهوحمض ضعيف، يشكل نوعين من الأملاح، الكربونات والبيكربونات. في الجيولوجيا، يتسبب حمض الكربونيك في حل الحجر الجيري لينتج بيكربونات الكالسيوم مما يؤدي إلى تكون الكثير من تشكيلات الحجر الجيري مثل نوازل الكهوف وصواعد الكهوف.

التوازن الكيميائي

إن انحلالية غاز ثنائي أكسيد الكربون في الماء جيدة بالمقارنة بغاز مثل الأكسجين أوالنيتروجين. ويتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الماء تفاعلا قليلا (فقط حوالي 0.2% وذلك حسب درجة الحرارة) ويكون في حالة توازن كيميائي معه حسب المعادلة:

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃

يكون ثابت توازن تفاعل الإماهة عند الدرجة 25°س K_h= 1.70×10⁻³، مما يشير على حتى قسماً ضئيلا فقط من غاز ثنائي أكسيد الكربون يتحول إلى حمض الكربونيك، في حين حتى الباقي يبقى على شكل جزيئات في الماء.

تفاعلات التوازن

كما ذكر أعلاه فإن غاز ثنائي أكسيد الكربون المنحل في الماءقد يكون على توازن مع حمض الكربونيك:

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ (1)

بما حتى حمض الكربونيك حمض ثنائي الوظيفة الحمضية (يملك بروتونين) فإنه تجري له عملية انحلال (تأين أوتشرد) على مرحلتين، في الأولى يتخلى عن واحد من بروتوناته:

H₂CO₃ + H₂O ⇌ HCO₃^- + H₃O ⁺ (2)

تكون قيمة ثابت انحلال الحمض pK_a في التفاعل أعلاه 3.88، وهي قيمة تقارن مع تلك لحمض الخليك، إلا أنه نتيجة لصعوبة تحديد هجريز حمض الكربونيك الناتج من المعادلة (1)، فإنه يجري جمع جميع من المعادلتين (1) و(2) لتعطي المعادلة التالية:

CO₂ + 2H₂O ⇌ H₃O + + HCO₃^- (3)

والتي تكون قيمة ثابت انحلال الحمض فيها 6.55، وهي القيمة المقاسة.

في خطوة الانحلال الثانية لحمض الكربونيك تتشكل أملاح الكربونات حسب المعادلة:

HCO₃^- + H₂O ⇌ CO₃^2- + H₃O ⁺ (4)

يكون لثابت انحلال الحمض في المستوى الثانية قيمة تبلغ 10.5.

دور حمض الكربونيك في الدم

دور حمض الكربونيك في كيمياء المحيطات

تأثير قيمة الأس الهيدروجيني على هجريب محاليل حمض الكربونيك

عند درجة حرارة معينة فإن هجريب محاليل حمض الكربونيك يتعلق بشكل رئيسي بالضغط الجزئي لغاز ثنائي أكسيد الكربون ${\displaystyle \scriptstyle p_{CO_{2$ فوق المحلول. لفهم النسب المكونة لحمض الكربونيك حسابياً، يجب الأخذ بعين الاعتبار لكل من ثوابت التوازن بين الأنواع المتنوعة الموجودة ضمن المحلول وهي ‏ (H₂CO₃ و‏HCO₃⁻ و‏ CO₃²⁻)، بالإضافة إلى ثوابت توازن تفاعل الإماهة بين CO₂ المنحل وH₂CO₃ مع اعتبار وجود نسبة ثابتة من ${\displaystyle \scriptstyle K_{h ={\frac {[H_{2 CO_{3 ] {[CO_{2 ]$ ، وباعتماد العلاقة التالية بين غاز CO₂ المنحل وCO₂ الغازي الموجود فوق المحلول:

CO₂(غاز) ↔ CO₂(محلول) حيث

{\displaystyle \scriptstyle {\frac {[CO_{2 ] {p_{CO_{2 ={\frac {1 {k_{\mathrm {H

إن معادلات التوازن بالإضافة إلى العلاقة

{\displaystyle \scriptstyle p_{CO_{2

${\displaystyle \scriptstyle P_{CO_{2$ (atm)	pH	[CO₂] (mol/L)	[H₂CO₃] (mol/L)	[HCO₃⁻] (mol/L)	[CO₃²⁻] (mol/L)
10⁻⁸	7.00	3.36 × 10⁻¹⁰	5.71 × 10⁻¹³	1.42 × 10⁻⁹	7.90 × 10⁻¹³
10⁻⁶	6.81	3.36 × 10⁻⁸	5.71 × 10⁻¹¹	9.16 × 10⁻⁸	3.30 × 10⁻¹¹
10⁻⁴	5.92	3.36 × 10⁻⁶	5.71 × 10⁻⁹	1.19 × 10⁻⁶	5.57 × 10⁻¹¹
3.5 × 10⁻⁴	5.65	1.18 × 10⁻⁵	2.00 × 10⁻⁸	2.23 × 10⁻⁶	5.60 × 10⁻¹¹
10⁻³	5.42	3.36 × 10⁻⁵	5.71 × 10⁻⁸	3.78 × 10⁻⁶	5.61 × 10⁻¹¹
10⁻²	4.92	3.36 × 10⁻⁴	5.71 × 10⁻⁷	1.19 × 10⁻⁵	5.61 × 10⁻¹¹
10⁻¹	4.42	3.36 × 10⁻³	5.71 × 10⁻⁶	3.78 × 10⁻⁵	5.61 × 10⁻¹¹
1	3.92	3.36 × 10⁻²	5.71 × 10⁻⁵	1.20 × 10⁻⁴	5.61 × 10⁻¹¹
2.5	3.72	8.40 × 10⁻²	1.43 × 10⁻⁴	1.89 × 10⁻⁴	5.61 × 10⁻¹¹
10	3.42	0.336	5.71 × 10⁻⁴	3.78 × 10⁻⁴	5.61 × 10⁻¹¹