El ácido carbónico (ácido conocido antiguo del del aire o ácido aéreo del ) tiene la fórmula H₂CO₃. Es también un nombre dado a veces a las soluciones del dióxido de carbono en el agua, que contienen pequeñas cantidades de H₂CO₃. Las sales de ácidos carbónicos se llaman los bicarbonatos (o los hydrogencarbonates) y los carbonatos . Es un ácido débil . El ácido carbónico no se debe confundir con el ácido fénico, un nombre anticuado para el fenol .

El dióxido de carbono disolvió en agua está en el equilibrio con el ácido carbónico: del
CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ El constante de equilibrio en 25°C es K_h= 1.70×10⁻³: por lo tanto, no convierten en el ácido carbónico y no permanece a la mayoría del dióxido de carbono como moléculas de CO₂. En la ausencia de a El catalizador, el equilibrio se alcanza absolutamente lentamente. Los constantes de la tarifa son 0.039  s⁻¹ para la reacción delantera (CO₂  +  H₂O  → H₂CO₃) y 23  s⁻¹ para la reacción reversa (H₂CO₃  → CO₂  + H₂O).

Papel del ácido carbónico en sangre

El ácido carbónico desempeña un papel muy importante en sangre mamífera. Cuando CO₂ incorpora la sangre de las varias células, se combina con agua para producir el ácido carbónico. Entonces tiene un H⁺ quitado de él para convertirse en el bicarbonato (HCO₃^-). Para transportar el bicarbonato que está en la corriente de la sangre fuera del cuerpo, inscribe a otro glóbulo rojo, tiene H⁺ atado a él al ácido carbónico de la forma de nuevo, después tiene H₂O quitado de él y se expele del glóbulo rojo como CO₂. Entonces el dióxido de carbono se permite para ser expelido fuera de tubos capilares y en los pulmones.

El equilibrio entre el dióxido de carbono y el ácido carbónico es muy importante para controlar la acidez de los fluídos corporales, y casi todos los organismos vivos tienen una enzima, la anhidrasa carbónica, que cataliza la conversión entre los dos compuestos, aumentando la tarifa de la reacción en un factor de casi mil millones.

Acidez del ácido carbónico

El ácido carbónico es el diprotic, eso es él tiene dos hydrogens que desasocien y así dos constantes de la disociación:

H₂CO₃ ⇌ K del de HCO₃⁻ + de H⁺ mol/L _a1 = 2.5×10⁻⁴; K de p _a1 = 3.

HCO₃⁻ ⇌ K del de CO₃²⁻ + de H⁺ mol/L _a2 = 5.61×10⁻¹¹; K de p _a2 = 10.

El cuidado debe ser tomado al cotizar y con el primer constante de la disociación del ácido carbónico. El valor cotizado arriba está correcto para la molécula de H₂CO₃, y demuestra que es un ácido más fuerte que el ácido acético o el ácido fórmico : esto se pudo esperar de la influencia del sustituto electronegativo del oxígeno . Sin embargo, el ácido carbónico existe solamente nunca en la solución en equilibrio con dióxido de carbono, y así que la concentración de H₂CO₃ es mucho más baja que la concentración de CO₂, reduciendo la acidez medida. La ecuación puede ser reescrita como sigue (el ácido de azufre c. ):

l del
CO₂ + H₂O ⇌ K del de HCO₃⁻ + de H⁺ mol/L _a = 4.30×10⁻⁷; K de p _a = 6.

Esta figura se cotiza como el constante de la disociación del ácido carbónico, aunque ésta sea ambigua: puede ser que sea referida mejor como el constante de la acidez del dióxido de carbono, como ella es particularmente útil para calcular el pH de las soluciones de CO₂.

pH y composición de una solución del ácido carbónico

En una temperatura dada, la composición de una solución pura del ácido carbónico (o de una solución pura de CO₂) es determinada totalmente por el p_ del $\backslash \; del\; scriptstyle\; de\; la\; presión\; parcial\; \{CO\_2\}$ del dióxido de carbono sobre la solución. Para calcular esta composición, la cuenta se debe tomar de los equilibrios antedichos entre las tres diversas formas del carbonato (H₂CO₃, HCO₃⁻ y CO₃²⁻) así como del equilibrio de la hidratación entre CO₂ y H₂CO₃ disueltos con el $\backslash \; el\; scriptstyle\; constantes\; K\_h=\; \backslash \; frac\; \{\}\; \{\}$ (véase arriba) y del equilibrio siguiente entre el CO₂ disuelto y el CO₂ gaseoso sobre la solución: ↔ CO₂ del

CO₂ (gas) del (disuelto) con = \ frac {1} {k_ \ mathrm {H}} del $\backslash \; del\; scriptstyle\; \backslash \; del\; frac\; \{\}\; \{p\_\; \{CO\_2\}\}\; donde\; atmósfera\; k$_H=29.76 (mol/L) en 25°C ( Henry constante)

Las ecuaciones correspondientes del equilibrio junto con la relación del $\backslash \; del\; scriptstyle\; [OH^-]\; =10^\; \{-\; 14\}$ y el resultado del $\backslash \; scriptstyle=++2$ de la condición de la neutralidad en seis ecuaciones para los seis desconocido, y, demostrando que la composición de la solución es determinada completamente por el p_ del $\backslash \; del\; scriptstyle\; \{CO\_2\}$. La ecuación obtenida para es una cúbica cuya solución numérica rinde los valores siguientes para el pH y las diversas concentraciones de la especie:

Inestabilidad del ácido carbónico

Se ha reconocido de largo que es imposible obtener el bicarbonato puro del hidrógeno en las temperaturas ambiente (cerca de 20 el °C o el °F) cerca de 70. Sin embargo, en 1991 científicos en el Goddard Space Flight Center (los E.) de la NASA tuvo éxito en la fabricación de las primeras muestras puras de H₂CO₃. Hicieron tan exponiendo una mezcla congelada de dióxido del agua y de carbono a la radiación de gran energía, y después calentándose para quitar exceso del agua. El ácido carbónico que permanecía fue caracterizado por la espectroscopia infrarroja. El hecho de que el ácido carbónico fuera preparado irradiando un sólido mezcla de H₂O + de CO₂ ha dado lugar a sugerencias que H₂CO₃ se pudo encontrar en espacio exterior, cuando sea congelado hiela de H₂O y CO₂ son comunes, al igual que rayos cósmicos y la luz ultravioleta, ayudarle para reaccionar. El mismo organismo polimorfo del ácido carbónico (ácido beta-carbónico denotado) fue preparado por un cryotechnique en la universidad de Innsbruck: las capas de alternancia de soluciones acuosas vidriosas del bicarbonato y del ácido fueron calentadas in vacuo, que causa el protonation del bicarbonato, y el solvente fue quitado posteriormente. Un segundo organismo polimorfo (ácido alfa-carbónico denotado) fue preparado por la misma técnica en la universidad de Innsbruck usar el metanol algo que el agua como solvente.

Ha sido demostrado desde entonces, por cálculos teóricos, que la presencia incluso de una sola molécula del agua hace el ácido carbónico invertir al dióxido y al agua de carbono bastante rápidamente. El ácido carbónico puro se predice para ser estable en la fase de gas, en la ausencia de agua, con un período calculado de 180.

Hay un ácido ortocarbónico ácido hipotético que se hidrata aún más, siendo H₄CO₄.

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