炭酸は、いくつかの議論は、実際に、化学式H、有機であるが、無機化合物である2 CO 3。したがって、2つのH +イオンを水性媒体に提供して2つの分子カチオンH 3 O +を生成できる二塩基酸です。それから、よく知られた重炭酸塩（HCO生じる3 - ）および炭酸塩（CO 3 2-）イオン。
この独特の酸は単純ですが、同時に多くの種が気液平衡に関与するシステムに関与し、水と二酸化炭素という2つの基本的な無機分子から形成されます。水に泡があり、表面に向かって上昇しているときはいつでも、未溶解のCO 2の存在が観察されます。
炭酸水を含むガラス。炭酸を含む最も一般的な飲料の1つ。出典：Pxhere。
この現象は、炭酸飲料や炭酸水で非常に定期的に見られます。
炭酸水または曝気水（上の画像）の場合、その蒸気圧が大気圧の2倍を超えるほどの量のCO 2が溶解しています。キャップを外すと、ボトル内部と外部の圧力差によりCO 2の溶解度が低下します。そのため、気泡が液体から漏れてしまいます。
程度の差はありますが、同じことが淡水または塩水のどの体でも起こります。加熱すると、溶存CO 2が放出されます。
ただし、CO 2は溶解するだけでなく、分子内で変換を受けてH 2 CO 3に変わります。寿命が短すぎるが、その水性溶媒媒体のpHの測定可能な変化を示すのに十分な酸であり、独自の炭酸緩衝液システムも生成します。
構造
分子
球と棒のモデルで表される炭酸分子。出典：JyntoおよびBen Mills、Wikipedia経由。
上には、球と棒で表されるH 2 CO 3分子があります。赤い球は酸素原子に、黒い球は炭素原子に、白い球は水素原子に対応します。
画像から始めて、この酸の別の有効な式を書くことができることに注意してください：CO（OH）2。ここで、COは2つのヒドロキシル基OHにリンクされたカルボニル基C = Oになります。水素原子を供与できる2つのOHグループがあるため、環境に放出されたH +イオンがどこから来たのかがわかります。
炭酸の分子構造。
また、式CO（OH）2はOHCOOHと書くこともできます。つまり、RCOOHタイプで、Rはこの場合OH基です。
このため、分子が酸素、水素、および炭素原子で構成されているという事実に加えて、有機化学では一般的すぎるが、炭酸は有機化合物であると考えられている。しかし、その合成に関するセクションでは、なぜ他の人がそれを本質的に無機および非有機であると考えるのかについて説明します。
分子相互作用
分子H 2 CO 3のうち、その形状は三角形の平面であり、炭素は三角形の中心にあるとコメントできます。その頂点の2つには、水素結合ドナーであるOHグループがあります。残りの1つでは、水素結合の受容体であるC = Oグループの酸素原子。
したがって、H 2 CO 3はプロトン性または酸素化（および窒素）溶媒と相互作用する傾向が強い。
そして偶然に、水は、これら二つの特性を満たし、かつHの親和性2 CO 3、それのためには、ほとんどすぐに、それはHあきらめるようなものである+ HCO種を含むこと、加水分解平衡が確立され始める3 -及びH 3 O +。
そのため、単なる水の存在は炭酸を分解し、純粋な化合物としてそれを分離することを困難にします。
純粋な炭酸
H 2 CO 3分子に戻ると、それは平らで、水素結合を確立することができるだけでなく、シス-トランス異性を示すこともできます。これは、画像ではcis異性体があり、2つのHが同じ方向を指しているのに対し、trans異性体では反対の方向を指していることになります。
シス異性体の方が2つのうちでより安定しています。そのため、通常、シス異性体だけが表示されます。
H 2 CO 3の純粋な固体は、横方向の水素結合と相互作用する分子の層またはシートで構成される結晶構造で構成されています。これは予想されることであり、H 2 CO 3分子は平らで三角形です。昇華すると、環状二量体（H 2 CO 3）2が現れ、2つの水素結合C = O-OHで結合されます。
H 2 CO 3結晶の対称性は今のところ定義されていません。α-H：それは、二つの多形として結晶化すると考えられた2 CO 3及びβ-H 2 CO 3。しかし、α-H 2 CO 3 CHの混合物から合成され、3 COOH-CO 2は、実際にCHであることが示された3炭酸のモノエステル：OCOOH。
プロパティ
H 2 CO 3は二塩基酸であるため、2つのH +イオンを受け入れる媒体に2つのH +イオンを提供できると述べました。この媒体が水である場合、その解離または加水分解の方程式は次のとおりです。
H 2 CO 3（水溶液）+ H 2 O（L）<=> HCO 3 - （水溶液）+ H 3 O +（水溶液）（KA 1 = 2.5×10 -4）
HCO 3 - （水溶液）+ H 2 O（L）<=> CO 3 2-（水溶液）+ H 3 O +（水溶液）（KA 2 = 4.69×10 -11）
HCO 3は-重炭酸塩又は炭酸水素アニオンであり、CO 3 2-、炭酸アニオン。それぞれの平衡定数Ka 1およびKa 2も示されています。Ka 2は Ka 1の 500万分の1であるため、CO 3 2-の生成と濃度は無視できます。
したがって、それが二塩基酸であるとしても、2番目のH +はそれをほとんど感知することができません。しかしながら、大量の溶存CO 2の存在は、培地を酸性化するのに十分です。この場合、水、そのpH値を下げます（7未満）。
炭酸の話すこと種はHCO水溶液に実質的に参照することである3 -及びH 3 O +優勢。わずかな試みでCO 2溶解度バランスが水から抜ける気泡の形成にシフトするため、従来の方法では分離できません。
合成
解散
炭酸は、合成が最も簡単な化合物の1つです。どうやって？最も簡単な方法は、ストローまたはストローの助けを借りて、大量の水に息を吹き込むことです。私たちは本質的にCO 2を吐き出すので、それは水中に泡立ち、その一部を溶解します。
これを行うと、次の反応が発生します。
CO 2（g）+ H 2 O（l）<=> H 2 CO 3（水溶液）
ただし、次に、CO 2の水への溶解度を考慮する必要があります。
CO 2（g）<=> CO 2（aq）
CO 2とH 2 Oはどちらも無機分子であるため、この観点からはH 2 CO 3は無機です。
気液平衡
結果として、CO 2の分圧と液体の温度に大きく依存する平衡システムが得られます。
たとえば、CO 2の圧力が上昇した場合（ストローに強い力で空気を吹き付けた場合）、より多くのH 2 CO 3が形成され、pHがより酸性になります。それ以来、最初の均衡は右にシフトします。
一方、H 2 CO 3溶液を加熱すると、気体であるため、CO 2の水への溶解度が低下し、平衡が左に移動します（H 2 CO 3が少なくなります）。CO：私たちは、真空適用しようとする場合、それは同様であろう2は、再び左にバランスをシフトすることになるだけでなく、水の分子をエスケープしますが。
純粋な固体
上記米国結論に到達することを可能にする：Hから2 CO 3溶液を常法により純粋な固体としてこの酸を合成する方法はありません。しかし、前世紀の90年代から、CO 2とH 2 Oの固体混合物から始めて行われました。
この50％固体のCO 2 -H 2 O 混合物は、陽子（宇宙線の一種）に衝突するため、どちらの成分も脱出せず、H 2 CO 3の形成が起こります。この目的のために、CH 3 OH-CO 2混合物も使用されてきた（α-H覚え2 CO 3）。
別の方法は、同じことを行うことですが、ドライアイスを直接使用するだけです。
3つの方法から、NASAの科学者たちは1つの結論に達することができました。固体または気体の純粋な炭酸は、木星の氷の衛星、火星の氷河、およびそのような固体混合物が絶えず照射される彗星に存在する可能性があります。宇宙線によって。
用途
炭酸自体は役に立たない化合物です。それらの溶液から、しかし、ペアHCOに基づくソリューションバッファ3 - / CO 3 2-又はH 2 CO 3 / HCO 3 -を調製することができます。
これらの溶液と赤血球に存在する炭酸脱水酵素の作用により、呼吸で生成されたCO 2は血液中の肺に輸送され、最終的に放出されて体外に排出されます。
CO 2のバブリングは、ソフトドリンクを飲むときに喉に残る心地よい特徴的な感覚をソフトドリンクに与えるために使用されます。
同様に、H 2 CO 3の存在は、石灰岩の鍾乳石の形成に地質学的に重要です。
そしてその一方で、その溶液はいくつかの金属重炭酸塩を調製するために使用することができます。ただし、重炭酸塩（NaHCO 3など）を直接使用する方が収益性が高く、簡単です。
リスク
炭酸は、通常の状態（約300ナノ秒と推定）でごくわずかな寿命であり、環境や生物に実際に無害です。ただし、前述のように、海水のpHに懸念される変化が発生せず、海洋動物に影響を与えることはありません。
一方、炭酸水の摂取には本当の「リスク」が見られます。これは、炭酸水に溶けているCO 2の量が通常の水よりもはるかに多いためです。ただし、繰り返しになりますが、炭酸水を飲むことが致命的なリスクをもたらすことを示した研究はありません。彼らがそれを断食して消化不良と戦うことさえすれば。
この水を飲む人で観察される唯一のマイナスの影響は、胃がガスで満たされるときの膨満感です。これ以外では（炭酸ソーダは言うまでもなく、炭酸だけで構成されていないため）、この化合物はまったく毒性がないと言えます。
参考文献
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