Asid Carbonic (H2CO3), Kegunaan dan Kepentingan



The asid karbonik, yang dahulunya dikenali sebagai asid udara atau asid udara, ia adalah satu-satunya asid anorganik karbon dan mempunyai formula H2CO3.

Garam asid karbonik dipanggil bikarbonat (atau hidrogen karbonat) dan karbonat (Pangkalan Data Metabolom Manusia, 2017). Strukturnya ditunjukkan dalam Rajah 1 (EMBL-EBI, 2016).

Dikatakan bahawa asid karbonik dibentuk oleh karbon dioksida dan air. asid karbonik berlaku hanya melalui garam (karbonat), garam asid (karbonat hidrogen), amina (asid carbamic) dan klorida asid (karbonil klorida) (MeSH, 1991).

Kompaun ini tidak boleh diasingkan sebagai cecair tulen atau pepejal, kerana produk penguraiannya, karbon dioksida dan air, jauh lebih stabil daripada asid (Royal Society of Chemistry, 2015).

Asid karbonik terdapat di dalam tubuh manusia, CO2 yang ada di dalam darah menggabungkan dengan air untuk membentuk asid karbonik, yang kemudian dihembuskan sebagai gas oleh paru-paru.

Ia juga terdapat di batu dan gua di mana batu limau boleh dibubarkan. H2CO3 juga boleh didapati di arang batu, meteorit, gunung berapi, hujan asid, air bawah tanah, lautan dan tumbuh-tumbuhan (Formula asid Carbonic, S.F.).

Indeks

  • 1 asid Carbonic dan garam karbonat
  • 2 "Hypothetical" karbon dioksida dan asid air
  • 3 Sifat fizikal dan kimia
  • 4 Kegunaan
  • 5 Kepentingan
  • 6 Rujukan

Asid karbonat dan garam karbonat

Asid karbonik terbentuk dalam jumlah kecil apabila anhidrida, karbon dioksida (CO2), larut dalam air.

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Spesis utama hanya molekul CO2 terhidrat. Ia boleh dianggap bahawa asid karbonik adalah asid diprotik yang boleh membentuk dua siri garam, iaitu, karbonat hidrogen, atau bikarbonat, mengandungi HCO3-, dan karbonat mengandungi CO32-.

H2CO3 + H2O ⇌ H3O + + HCO3-

HCO3- + H2O ⇌ H3O + + CO32-

Walau bagaimanapun, tingkah laku berasid asid karbonik bergantung kepada kelajuan yang berbeza dari beberapa tindak balas yang terlibat, serta pergantungannya pada pH sistem. Sebagai contoh, pada pH yang lebih rendah daripada 8, tindak balas utama dan halaju relatifnya adalah seperti berikut:

  • CO2 + H2O ⇌ H2CO3 (perlahan)
  • H2CO3 + OH- ⇌ HCO3- + H2O (cepat)

Di atas pH 10, tindak balas berikut adalah penting:

  • CO2 + OH- ⇌ HCO3- (perlahan)
  • HCO3- + OH- ⇌ CO32- + H2O (cepat)

Antara nilai pH 8 dan 10, semua tindak balas keseimbangan di atas adalah signifikan (Zumdahl, 2008).

"Hypothetical" karbon dioksida dan asid air

Sehingga baru-baru ini, ahli sains yakin bahawa asid karbonik tidak wujud sebagai molekul yang stabil.

Dalam Angewandte Chemie, penyelidik Jerman telah memperkenalkan satu kaedah pyrolytic mudah untuk pengeluaran fasa gas asid karbonik dibenarkan pencirian spektroskopi fasa gas asid karbonik dan monomethyl ester (Angewandte Chemie International Edition, 2014).

Asid karbonat wujud hanya untuk pecahan kecil sesaat apabila karbon dioksida larut dalam air sebelum ia menjadi campuran proton dan anion bikarbonat.

Walau bagaimanapun, walaupun kehidupan yang singkat, asid karbonik memberikan impak yang kekal pada atmosfera dan geologi bumi, serta pada tubuh manusia.

Oleh kerana jangka hayatnya yang singkat, kimia terperinci asid karbonik telah terselubung dalam misteri. Penyelidik seperti Berkeley Lab Dan University of California (UC) Berkeley membantu mengangkat tudung ini melalui satu siri percubaan unik.

Dalam kajian terbaru mereka, mereka telah menunjukkan bagaimana molekul karbon dioksida gas disalurkan oleh air untuk memulakan kimia pemindahan proton yang menghasilkan asid karbonik dan bikarbonat (Yarris, 2015).

Pada tahun 1991 saintis di Goddard Space Flight Center NASA (USA) berjaya membuat sampel pepejal H2CO3. Mereka melakukan ini dengan mendedahkan campuran air dan karbon dioksida beku kepada sinaran proton tenaga tinggi, dan kemudian memanaskannya untuk mengeluarkan air yang berlebihan.

Asid karbonik yang kekal dicirikan oleh spektroskopi inframerah. Hakikat bahawa asid karbonik disediakan oleh penyinaran campuran padat H2O + CO2, atau bahkan dengan penyinaran ais kering sahaja.

Ini telah membawa kepada cadangan bahawa H2CO3 boleh didapati di luar angkasa atau di Marikh, di mana krim ais H2O dan CO2 dijumpai, serta sinaran kosmik (Khanna, 1991)..

Sifat fizikal dan kimia

Asid karbonat wujud hanya dalam larutan akueus. Ia tidak mungkin untuk mengasingkan sebatian tulen. Penyelesaian ini mudah diiktiraf kerana ia mempunyai kelembapan karbon dioksida gas yang melarikan diri dari medium berair.

Ia mempunyai berat molekul 62,024 g / mol dan kepadatan 1,668 g / ml. Asid karbonat adalah asid yang lemah dan tidak stabil, yang sebahagiannya berisiko dalam air dalam ion hidrogen (H +) dan ion bikarbonat (HCO3-) yang pKa adalah 3.6.

Sebagai asid diprotik, ia boleh membentuk dua jenis garam, karbonat dan bikarbonat. Penambahan asas kepada lebihan asid karbonik memberikan garam bikarbonat, sementara penambahan asas berlebihan kepada asid karbonik memberikan garam karbonat (Pusat Kebangsaan Maklumat Bioteknologi, 2017).

Asid karbonat tidak dianggap toksik atau berbahaya, dan terdapat di dalam tubuh manusia. Walau bagaimanapun, pendedahan kepada kepekatan tinggi boleh merengsakan mata dan saluran pernafasan.

Kegunaan

Menurut Michelle McGuire dalam Sains Pemakanan, danAsid karbonat ditemui dalam makanan yang ditapai dalam bentuk sisa yang dihasilkan oleh bakteria yang memakan makanan yang mereput.

Buih gas yang dihasilkan dalam makanan biasanya merupakan karbon dioksida daripada asid karbonik dan tanda bahawa makanan itu ditapai. Contoh makanan yang diternak adalah kicap, sup miso, sauerkraut, kimchi Korea, tempe, kefir dan yogurt.

Bijian dan sayur-sayuran yang ditapai juga mengandungi bakteria yang bermanfaat yang dapat mengendalikan mikroorganisma patogenik yang berpotensi dalam usus anda dan meningkatkan pengeluaran vitamin B-12 dan K.

Asid karbonat, penyelesaian karbon dioksida atau dihydrogen carbonate dibentuk semasa proses pengkarbonan air. Ia bertanggungjawab terhadap aspek minuman beralkohol dan minuman ringan seperti yang ditunjukkan dalam Kamus Sains Makanan dan Teknologi.

Asid karbonat menyumbang kepada keasidan soda yang tinggi, tetapi kandungan gula dan asid fosforik yang ditapis adalah bertanggungjawab utama untuk keasidan tersebut (DUBOIS, 2016).

Asid karbonat juga digunakan dalam banyak bidang lain, seperti farmaseutikal, kosmetik, baja, pemprosesan makanan, anestetik, dan sebagainya..

Kepentingan

asid karbonik lazim dijumpai dalam air dari lautan, laut, tasik, sungai dan hujan kerana bentuk apabila karbon dioksida, yang berleluasa di dalam atmosfera, terkena air.

Ia juga terdapat dalam ais glasier, walaupun dalam kuantiti yang kecil. Asid karbonat adalah asid yang sangat lemah, walaupun ia dapat menyumbang kepada hakisan sepanjang masa.

Peningkatan karbon dioksida di atmosfera telah menyebabkan lebih banyak asid karbonik dihasilkan di lautan dan di beberapa bahagian, yang bertanggungjawab bagi peningkatan yang sedikit dalam keasidan lautan semasa ratus tahun yang lalu.

Karbon dioksida, produk sisa metabolisme selular, didapati dalam kepekatan yang agak tinggi dalam tisu. Ia berleluasa di dalam darah dan dibawa ke paru-paru untuk disingkirkan dengan udara yang sudah tamat tempoh.

Karbon dioksida adalah lebih larut daripada oksigen dan mudah tersebar ke dalam sel darah merah. Bertindak balas dengan air untuk membentuk asid karbonik, yang pada pH alkali alkali muncul terutamanya sebagai bikarbonat (Robert S. Schwartz, 2016).

Karbon dioksida memasuki darah dan tisu kerana tekanan separa tempatannya lebih besar daripada tekanan separa dalam darah yang mengalir melalui tisu. Apabila karbon dioksida memasuki darah, ia bergabung dengan air untuk membentuk asid karbonik yang memisahkan ion hidrogen (H +) dan ion bikarbonat (HCO3-).

Penukaran semula jadi karbon dioksida ke dalam asid karbonik adalah proses yang agak perlahan. Walau bagaimanapun, anhydrase karbonat, enzim protein yang terdapat di dalam sel darah merah, memangkinkan tindak balas ini dengan cepat sehingga ia dapat dicapai hanya dalam pecahan sesaat..

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Kerana enzim itu hanya terdapat di dalam sel darah merah, bikarbonat berkumpul ke tahap yang jauh lebih besar dalam sel darah merah daripada plasma.

Keupayaan darah untuk mengangkut karbon dioksida dan bikarbonat dipertingkatkan dengan sistem pengangkutan ion ke dalam membran sel-sel darah merah yang pada masa yang sama bergerak ion bikarbonat daripada sel dan ke dalam plasma sebagai pertukaran ion klorida.

Pertukaran serentak kedua-dua ion ini, yang dikenali sebagai pertukaran klorida, membolehkan plasma digunakan sebagai tempat penyimpanan bikarbonat tanpa mengubah cas elektrik plasma atau sel darah merah.

Hanya 26 peratus daripada jumlah kandungan karbon dioksida dalam darah wujud sebagai bikarbonat dalam sel darah merah, manakala 62 peratus wujud sebagai bikarbonat dalam plasma; Walau bagaimanapun, kebanyakan ion bikarbonat pertama kali dihasilkan di dalam sel, kemudian diangkut ke plasma.

Urutan tindak balas balik berlaku apabila darah mencapai paru-paru, di mana tekanan separa karbon dioksida lebih rendah daripada darah. Reaksi yang dikatalisasi oleh anhidrif karbonat dibalikkan di dalam paru-paru, di mana ia mengubah bakteronat kembali ke CO2 dan membolehkan pengusirannya (Neil S. Cherniack, 2015).

Rujukan

  1. Edisi Antarabangsa Angewandte Chemie. (2014, 23 September). Asid Carbonic - Dan Namun Ia Ada! Diperolehi daripada chemistryviews.org.
  2. Formula asid karboksik. (S.F.). Pulih daripada softschools.com.
  3. DUBOIS, S. (2016, 11 Januari). Asid Carbonic dalam Makanan. Diambil dari livestrong.com.
  4. EMBL-EBI (2016, 27 Januari). asid karbonik. Pulih daripada ebi.ac.uk.
  5. Pangkalan Data Metabolom Manusia. (2017, 2 Mac). Asid karbonik. Diambil dari hmdb.ca. 
  6. Khanna, M. M. (1991). Kajian spektrum inframerah dan jisim proton H2O + CO2 yang disiradir ais: Keterangan untuk asid karbonik. Spectrochimica Acta Part A: Spectroscopy Molecular Volume 47, Issue 2, 255-262. Diperolehi daripada science.gsfc.nasa.gov.
  7. (1991). Asid Carbonic. Diperolehi daripada ncbi.nlm.nih.
  8. Maklumat Pusat Kebangsaan untuk Bioteknologi ... (2017, 11 Mac). Pangkalan Data Kompaun PubChem; CID = 767. Diambil dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  9. Neil S. Cherniack, e. a. (2015, 20 Mac). Pernafasan manusia Pulih dari britannica.com.
  10. Robert S. Schwartz, C. L. (2016, 29 April). Darah. Pulih dari britannica.com.
  11. Royal Society of Chemistry. (2015). Asid karbonik. Diperolehi daripada: chemspider.com.
  12. Yarris, L. (2015, 16 Jun). Membongkar Misteri Asid Carbonic. Diperolehi daripada: newscenter.lbl.gov.
  13. Zumdahl, S. S. (2008, 15 Ogos). Oxyacid Diperolehi daripada: britannica.com.