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碳酸
二元弱酸
碳酸結構式
碳酸（carbonic acid）是唯一的無(wú)機碳酸，古稱(chēng)空氣酸或空中酸，化學(xué)式為H?CO?，它有時(shí)也是水中二氧化碳溶液的名稱(chēng)，其中含有少量的H?CO?。碳酸的鹽稱(chēng)為碳酸氫鹽（或碳酸氫鹽）和碳酸鹽。它僅以鹽（碳酸鹽）、酸鹽（碳酸氫鹽）、胺（氨基甲酸）和酰氯（羰酰氯）的形式存在。其飽和水溶液pH約為5.6，密度為1.67，熔點(diǎn)為86.6℃，其水溶液顯酸性可以使指示劑變色（可以使石蕊溶液變紅色），碳酸具有一定腐蝕性，易分解，受熱會(huì )在水的催化下分解，釋放大量氣泡，形成二氧化碳和水，因為其為酸性化合物，故可以與堿性物質(zhì)發(fā)生酸堿中和反應生成鹽和水。碳酸多應用于碳酸飲料、化工、環(huán)境保護等方面。
基本信息
中文名
碳酸
英文名
carbonic acid
化學(xué)式
H?CO?
相對分子質(zhì)量
62.03
CAS編號
463-79-6
外觀(guān)
固體
熔點(diǎn)
86.6℃
密度
1.67
水溶性
溶于水
溶解度
12.8mg/mL（冷水）
沸點(diǎn)
241℃
EINECS號
215-138-9
生理作用
碳酸是在大腸桿菌（菌株K12，MG1655）中發(fā)現的代謝物，其具有多種生物特性。碳酸可以參與磷酸核糖氨基咪唑羧化酶活性過(guò)程，也可以參與谷氨酰胺分解代謝過(guò)程。人體血液中也含有碳酸，通常碳酸的正常生理濃度在1.08-1.32mM范圍內。但是，如果碳酸的濃度升高到3.45mM以上，則可能導致呼吸性酸中毒。
利用鯉魚(yú)進(jìn)行實(shí)驗分析，表明外源性碳酸與魚(yú)類(lèi)生物體之間存在代謝相互關(guān)系。溶解在水中的碳酸濃度的增加會(huì )導致其在鯉魚(yú)血漿中的濃度升高，同時(shí)使得HCO??在血液中積累。這表明水中溶解的碳酸水平對其在血液中的濃度的依賴(lài)性決定了水體氣體狀態(tài)與鯉魚(yú)生長(cháng)發(fā)育指標之間相互關(guān)系的代謝特征。
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
純的碳酸分子的酸性要比一元酸甲酸要高，但因為純的碳酸分子在自然條件下是不可能存在的，碳酸一般僅以碳酸水溶液的形式存在，碳酸水溶液為二氧化碳、水和碳酸分子的混合物，碳酸分子相較于二氧化碳來(lái)說(shuō)較少，所以碳酸水溶液所形成的酸性相對較低，其飽和水溶液pH約為5.6，密度為1.67，熔點(diǎn)為86.6℃，沸點(diǎn)為241℃。
化學(xué)性質(zhì)
碳酸水溶液顯酸性所以其能夠使酸性指示劑變色（即可以使石蕊溶液變紅色）。雨水也是因為在空氣中融進(jìn)了二氧化碳，形成碳酸，所以呈酸性。
分解反應
碳酸為二元弱酸，具有一定腐蝕性，易分解，受熱會(huì )在水的催化下分解，釋放大量氣泡，形成二氧化碳和水，
電離反應
碳酸也可發(fā)生電離反應，其電離平衡反應有兩步，反應方程式為：
Ka1=4.45×10??mol/L；pKa1=6.38(25°C)，
Ka?=4.69×10?11mol/L；pKa?=10.25(25°C)
酸堿中和反應
碳酸因為為酸性化合物，故易與堿性物質(zhì)發(fā)生酸堿中和反應生成鹽和水。
制備及檢測方法
制備方法
二氧化碳的水合反應
常見(jiàn)的制備碳酸的方法，可將酸性氣體二氧化碳通入水中形成碳酸水溶液，此反應可逆，并且碳酸分子形成較少，溶液顯弱酸性，反應方程式如下：
強酸制弱酸
檢測方法
沉淀檢測法
向溶液中緩慢加入氯化鋇溶液，可以觀(guān)察到溶液中有白色沉淀產(chǎn)生；再向溶液中加入稀鹽酸，可以發(fā)現溶液中的沉淀逐漸溶解，并且產(chǎn)生一種無(wú)色無(wú)味的氣體，將該氣體通入澄清石灰水中可以觀(guān)察到澄清石灰水變渾濁，證明溶液氣體為二氧化碳，這便可以證明溶液中含有碳酸。
氣泡檢測法
取適量水溶液置于石蕊試紙，試紙變?yōu)榧t色，證明溶液為酸性，含有氫離子，然后向溶液中加入鹽酸，可以看到水溶液中有無(wú)色無(wú)味的氣泡生成，將該氣體通入澄清石灰水中可以觀(guān)察到澄清石灰水變渾濁，證明溶液氣體為二氧化碳，可以證明其中有碳酸存在。
應用領(lǐng)域
碳酸飲料
飲用碳酸飲料會(huì )使人感覺(jué)到?jīng)鏊?，這便是其中的碳酸起到的作用，當碳酸飲料被飲用時(shí)，碳酸會(huì )變成二氧化碳和水進(jìn)入人體內，二氧化碳在進(jìn)入人體后會(huì )由鼻腔排出從而將人體內的熱量排出。
雖然碳酸飲料會(huì )讓人感覺(jué)涼爽，但過(guò)量的飲用碳酸飲料同樣不利于身體健康，過(guò)量飲用的話(huà)會(huì )對人體得消化功能造成傷害，二氧化碳對人體中特別是胃部的有益菌也會(huì )產(chǎn)生一定的抑制作用，會(huì )導致人體腹脹、食欲下降，嚴重還可以造成腸胃功能的失調。
環(huán)境保護
焚燒飛灰處理
垃圾焚燒會(huì )產(chǎn)生大量灰塵及重金屬有毒物質(zhì)，垃圾焚燒處理量也逐年升高，但可以通過(guò)對垃圾焚燒飛灰的碳酸化處理，來(lái)減輕對環(huán)境的二次污染，防止其對環(huán)境的進(jìn)一步污染。
鋼渣再回收
要想實(shí)現鋼鐵工業(yè)的可持續發(fā)展，首先便需要對于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程所產(chǎn)生的一系列副產(chǎn)品和鐵渣等廢棄物進(jìn)行再處理和再循環(huán)，實(shí)現在重工業(yè)生產(chǎn)中廢料的“零”排放。而碳酸化處理是對鋼渣回收利用的有效方式之一，可以對鋼渣通入二氧化碳氣體使鋼渣中的氧化鈣進(jìn)行碳酸化，從而轉變?yōu)樘妓徕}，這樣可以大大減少因為鋼渣中氧化鈣水化而導致的鋼渣不穩定性的因素，使得鋼渣可以得到更好的利用。
合成碳酸鹽
研究發(fā)現可以通過(guò)碳酸化的方式來(lái)獲得方解石即碳酸鈣，方解石具有多方面的應用，一些具有特殊形態(tài)的方解石可以應用在橡膠、紙張、油漆等方面，但對于這種形態(tài)的方解石通過(guò)常規方法較難獲取，通過(guò)對氫氧化鈣溶液中通入二氧化碳和氮氣的混合氣體，使氫氧化鈣溶液發(fā)生碳酸化，通過(guò)控制二氧化碳的比例來(lái)控制最后形成方解石的形態(tài)。
安全及注意事項
使用和保存
碳酸是一種弱酸，不能在常溫條件下存在，所以存在形式主要為碳酸的水溶液，一般情況下不會(huì )保存，使用時(shí)現配現用，并且不能劇烈搖晃，以防溶液爆出，若要保存碳酸的水溶液，應保存在高壓、低溫環(huán)境中，否則很容易分解；如果是純碳酸（碳酸晶體），保存要求更加嚴苛，必須保存在低溫且絕對無(wú)水的環(huán)境中，否則會(huì )劇烈分解。
危害
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