Угольная кислота

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Угольная кислота
Общие
Систематическое наименование	угольная кислота
Химическая формула	H2CO3
Отн. молек. масса	62.03 а. е. м.
Молярная масса	62.03 г/моль г/моль
Физические свойства
Плотность вещества	1.00 (разб. р-р) г/см³
Химические свойства
pKa	6.36, 10.25
Классификация
номер CAS	463-79-6
SMILES	C(=O)(O)O

У́гольная кислота́ — слабая двухосновная кислота с химической формулой H₂CO₃. Проявляет все свойства кислот.

При нормальных условиях существует только в разбавленных водных растворах. Угольная кислота образуется при растворении в воде двуокиси углерода:

CO₂ + H₂O <=> H₂CO₃

Константа равновесия для этой реакции при 25°C равна K_р= 1,70×10⁻³. Как видно, большая часть молекул диоксида углерода не образует угольную кислоту. Равновесие между СО₂ и Н₂СО₃ устанавливается не мгновенно. Константа скорости для прямой реакции равна 0,039 s⁻¹ и 23 s⁻¹ для обратной. Ион CO₃^2– имеет плоское треугольное строение (sp-гибридизация и делокализованная p-связь), d(С – O) = 129 пм.

При нагревании растворов угольной кислоты, последняя полностью распадается с выделением CO₂.

Поскольку угольная кислота двухосновная, она подвергается двухступенчатой диссоциации с соответствующими константами:

1. H₂CO₃ <=> HCO₃⁻ + H⁺

K_a1 = 2,5×10⁻⁴; pK_a1 = 3,60 при температуре 25 °C

Однако, поскольку в водных растворах угольная кислота существует в равновесии с диоксидом углерода и концентрация кислоты намного ниже, чем концентрация СО₂, что значительно снижает кислотность:

1.CO₂ + H₂O <=> HCO₃⁻ + H⁺

K_a = 4,30×10⁻⁷; pK_a = 6,36.

2. HCO₃⁻ <=> CO₃²⁻ + H⁺

K_a2 = 5,61×10⁻¹¹; pK_a2 = 10,25 при температуре 25 °C.

Постоянная электролитической диссоциации = 4,5x10^-7. Соли угольной кислоты называются карбонатами. Большинство карбонатов обычно малорастворимо в воде. Хорошо растворяются в воде карбонаты Na, К, Rb, Cs, Tl+ и карбонат аммония. При нагревании карбонаты разлагаются, образуя оксид металла и диоксид углерода. Чем сильнее выражены металлические свойства катиона, тем более устойчив карбонат. Так, Na₂CO₃ плавится без разложения, СаСО₃ разлагается при » 900° С, a Ag₂CO₃ при 218° С.

В соответствии с основностью угольная кислота даёт два ряда солей: средние — карбонаты с анионом CO₃^2- и кислые — гидрокарбонаты с анионом HCO₃^-.

Для щелочных металлов известны гидрокарбонаты MeHCO₃. При слабом нагревании они легко разлагаются:

2MeHCO₃ -> Me₂СО₃ + CO₂ + H₂O

Стабильность гидрокарбонатов растет при переходе от Na⁺ к Cs⁺. Ионы НСО^3– обычно объединяются водородными связями с образованием цепочек.

[править] Источники

• Карапетьянц М.Х. Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия 1994

[править] См. также

• Ортокарбоновая кислота

Это незавершённая статья о неорганическом соединении. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её.