碳酸
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 | 本條目需要补充更多来源。 (2013年2月1日) |
| 碳酸 | |||
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IUPAC名 Carbonic acid | |||
| 别名 | 二氧化碳水溶液; 碳酸氢; 羟基甲酸 | ||
| 识别 | |||
CAS号 | 463-79-6  | ||
ChemSpider | 747 | ||
SMILES |
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InChI |
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InChIKey | BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYAU | ||
ChEBI | 28976 | ||
KEGG | C01353 | ||
| 性质 | |||
化学式 | H2CO3 | ||
摩尔质量 | 62.03 g/mol g·mol⁻¹ | ||
| 外观 | 無色水溶液 | ||
密度 | 1.668 g/cm3 | ||
溶解性（水） | 只存在水溶液中 | ||
pKa | 6.367 (pKa1), 10.32 (pKa2) | ||
| 若非注明，所有数据均出自一般条件（25 ℃，100 kPa）下。 | |||
碳酸（英语：Carbonic acid），原來也稱揮發酸（Volatile acid）和呼吸酸（Respiratory acid），[1] 化學式為H2CO3，是酸的一種。二氧化碳（CO2）溶於水後，一部分二氧化碳會與水化合，形成碳酸。該反應是一個可逆反應，[2]方程式如下：
CO2 + H2O
H2CO3
H2CO3該反應在常溫下的平衡常數是Kh=1.70×10−3；因此大部分二氧化碳都不會參與反應。假若沒有催化劑存在，反應速率十分緩慢，其反應速率常數僅為0.039 s−1（正反應）以及23 s−1（逆反應）。
碳酸是无机物。
目录
1 生物体内的碳酸
1.1 血液中的碳酸
1.2 碳酸在胃酸分泌中的作用
2 碳酸的酸性
3 参考文献
4 参见
生物体内的碳酸
碳酸在生物体内至关重要，代谢和胃酸分泌过程中都需要碳酸。
血液中的碳酸
在哺乳動物的血液中，碳酸在血液中所佔的角色非常重要。當二氧化碳從細胞進入血液後，它會與水化合形成碳酸，其後被奪走一個H+，形成碳酸氫根離子（HCO3−）。碳酸氫根離子會進入紅血球，與另一個H+結合，再次形成碳酸。在肺中，碳酸中的水將被奪走，二氧化碳即從肺部釋出。[1][3]
控制碳酸與二氧化碳間的反應平衡對於控制血液酸性的意義很重大。大多數生物具有一種名為碳酸酐酶的酶，它能有效地控制兩種化合物間的反應平衡。[4]
碳酸在胃酸分泌中的作用
碳酸在胃酸的分泌中占了重要的作用，碳酸和氯化物可以经过以下化学反应成为盐酸（胃酸的主要成分之一）、碳酸根和钠或钾的正离子（以下正离子为钠）：
H2CO3 + NaCl → HCl + Na+ + HCO3-
碳酸的酸性
碳酸是一種二元酸，其电离分為兩步：
H2CO3⇌HCO3−+H+displaystyle rm H_2CO_3rightleftharpoons HCO_3^-+H^+- Ka1 = 4.3×10-7 mol/L; pKa1 = 6.37 (25 °C)
HCO3−⇌CO32−+H+displaystyle rm HCO_3^-rightleftharpoons CO_3^2-+H^+- Ka2 = 4.8×10-11 mol/L; pKa2 = 10.32 (25 °C)
需要注意的是，以上所述值並不適用於實際估算碳酸的酸性，因為單個碳酸分子的酸性比醋酸和甲酸都要強。但實際上，碳酸分子只出現在二氧化碳和水的動態平衡中，其濃度比二氧化碳低得多，故酸度實際上較低，第一步反應可以記作：
CO2+H2O⇌HCO3−+H+displaystyle rm CO_2+H_2Orightleftharpoons HCO_3^-+H^+- Ka = 4.30×10-7 mol/L; pKa = 6.36
這個值被稱為碳酸的解離常數。
参考文献
^ 1.01.1 Acid-Base Physiology 2.1 - Acid-Base Balance by Kerry Brandis
^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan., Chemistry of the Elements 2nd, Oxford: Butterworth-Heinemann: 310, 1997, ISBN 0080379419
^ "excretion." Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2010.
^ Badger MR, Price GD. The role of carbonic anhydrase in photosynthesis. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Bio. 1994, 45: 369–392. doi:10.1146/annurev.pp.45.060194.002101.
参见
- 碳酸根
碳酸鹽、碳酸氫鹽- 无机酸列表
- 碳酸水
- 二氧化碳
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