Struktura ogljikove kisline (H2CO3), lastnosti, sinteza, uporablja

On ogljikova kislina Gre₂Co₃. Zato je diprotična kislina, ki lahko podari dva H iona⁺ v vodno okolje za ustvarjanje dveh molekulskih kationov h₃Tudi⁺. Iz njega se pojavijo dobro znani bikarbonatni ioni (HCO₃^-) in karbonat (co₃^2-).

Ta posebna kislina, preprosta, vendar hkrati vključena v sisteme, kjer številne vrste sodelujejo v ravnovesju med tekočino-hlapom, tvori iz dveh temeljnih anorganskih molekul: voda in ogljikov dioksid. Prisotnost co₂ Unwound je vedno opaziti, da je v vodi mehurček, ki se povzpne na površino.

Kozarec z uplinjano vodo, ena najpogostejših pijač, ki vsebuje ogljikovo kislino. Vir: pxhere.

Ta pojav se redno vidi v brezalkoholnih pijačah in gazirani vodi.

V primeru gazirane ali uplinjane vode (vrhunska slika) je bila takšna količina raztopljena₂ da je vaš tlak s paro več kot dvojni atmosferski tlak. Z razkritjem ga razlika v tlaku znotraj steklenice in zunanjosti zmanjša topnost CO₂, Tako se pojavljajo mehurčki, ki na koncu uhajajo tekočino.

V manjši meri se isto zgodi v kateri koli masi sveže ali slane vode: ko jih segrejejo, bodo sprostili raztopljeno vsebnost CO₂.

Vendar pa Co₂ Ni samo raztopljen, ampak trpi transformacije v svoji molekuli, zaradi česar je H₂Co₃; Kislina, ki ima zelo drobno življenje, vendar dovolj, da označi očarljivo spremembo pH vodnega okolja topila in ustvari tudi edinstven sistem karbonatnega pufra.

[TOC]

Struktura

Molekula

Molekula ogljikove kisline, predstavljena z modelom kroglic in palic. Vir: Jynto in Ben Mills prek Wikipedije.

Zgoraj imamo molekulo H₂Co₃, zastopano s kroglami in palicami. Rdeče kroglice ustrezajo atomom kisika, črni do ogljikov atom in beli vodikovi atomi.

Upoštevajte, da lahko iz slike napišete drugo veljavno formulo za to kislino: CO (OH)₂, kjer co postane karbonilna skupina, c = o, povezana z dvema hidroksilnima skupinama, OH. Ko obstajata dve skupini OH, ki sta sposobna darovati njihove vodikove atome, je zdaj razumljivo, od kod prihajajo H ioni⁺ izpuščeno na sredini.

Molekularna struktura ogljikove kisline.

Upoštevajte, da formula Co (OH)₂ Lahko ga zapišemo kot ohcooh; to je od vrste rcooh, kjer v tem primeru postane R skupina OH.

Iz tega razloga je poleg dejstva, da molekula sestavljajo kisik, vodik in ogljikove. Vendar pa bo v delu svoje sinteze razloženo, zakaj drugi menijo, da je anorganska in neekorganska narava.

Vam lahko služi: dihidroxyaceton: struktura, lastnosti, pridobivanje, uporabe

Molekularne interakcije

Molekule h₂Co₃ Lahko komentiramo, da je njegova geometrija trigonalna ravna, z ogljikom, ki se nahaja v središču trikotnika. V dveh svojih točkah ima skupine OH, ki so darovalci vodikovih mostov; In v preostalem drugem atom kisika skupine C = O, sprejemnik vodikovega mostu.

Tako, h₂Co₃ Ima močno nagnjenost k interakciji s protikami ali kisikovimi topili (in tudi dušikom).

In naključno voda ustreza ta dve značilnosti, afiniteta H pa je taka₂Co₃ zanjo, ki ji skoraj takoj da h⁺ In ravnovesje hidrolize, ki vključuje vrste HCO₃^- in h₃Tudi⁺.

Zato zgolj prisotnost vode razgradi ogljikovo kislino in svojo izolacijo naredi kot čista spojina preveč zapletena.

Čista ogljikova kislina

Vrnitev na molekulo H₂Co₃, Ne samo, da je ravno, da lahko vzpostavi vodikove mostove, ampak lahko predstavlja tudi cis-transia; To je, na sliki imamo cis izomer, z dvema h, ki kažeta v isto smer, medtem ko bi v trans izomeru pokazali v nasprotne smeri.

Izomer Cis je najbolj stabilen od obeh, zato je edini, ki je običajno predstavljen.

Čista trdna snov h₂Co₃ Sestavljen je iz kristalne strukture, sestavljene iz plasti ali molekul, ki delujejo v interakciji s stranskimi vodikovimi mostovi. To je pričakovano, saj je molekula h₂Co₃ Ravno in trikotno. Ko sublimalno, se pojavijo ciklični somraki (h₂Co₃)₂, ki se pridružita dva vodikova mostova c = o - OH.

Simetrija HR₂Co₃ Ni ga bilo mogoče opredeliti s trenutki. Šteje se, da je kristaliziran kot dva polimorfa: α-H₂Co₃ in β- h₂Co₃. Vendar α-H₂Co₃, sintetizirano na podlagi mešanice CHO₃COOH-CO₂, Dokazano je bilo, da je pravzaprav CHO₃Oroh: monometrija karbonska kislina.

Lastnosti

Omenjeno je bilo, da h₂Co₃ To je diprotična kislina, zato lahko podarite dva h iona⁺ do medija, ki jih sprejme. Ko je ta medij voda, so enačbe njegove disociacije ali hidrolize:

H₂Co₃(Ac) + h₂Ali (l) HCO₃^-(Ac) + h₃Tudi⁺(Ac) (ka₁ = 2,5 × 10⁻⁴)

HCO₃^-(Ac) + h₂Ali (l) co₃^2-(Ac) + h₃Tudi⁺(Ac) (ka₂ = 4,69 × 10⁻¹¹)

HCO₃^- Je bikarbonat ali hidrogenokarbonatni anion in CO₃^2- Karbonatni anion. Nakazujejo tudi njihove ravnotežne konstante, KA₁ in ka₂. Biti ka₂ pet milijonov krat manjših od ka₁, Tvorba in koncentracija co₃^2- So zaničljivi.

Torej, tudi če gre za diprotično kislino, drugi h⁺ Komaj ga sprostite. Vendar pa prisotnost CO₂ Raztopljeno v velikih količinah, dovolj, da zakisa medij; V tem primeru voda, ki znižuje svoje pH vrednosti (pod 7).

Vam lahko služi: fuzija

Pogovor o ogljikovi kislini se praktično nanaša na vodno raztopino, kjer prevladujejo vrste HCO₃^- in h₃Tudi⁺; Ni ga mogoče izolirati z običajnimi metodami, saj bi najmanj poskusi izpodrinili ravnovesje topnosti CO₂ na tvorbo mehurčkov, ki bi pobegnili iz vode.

Sinteza

Raztapljanje

Ogljikova kislina je ena najlažjih spojin za sintezo. Kot? Najpreprostejša metoda je, da se s pomočjo slame ali sorbeta, zraka, ki ga izdihnemo v volumnu vode. Ker izdihnemo v Essence Co₂, Ta mehurček v vodi, ki raztaplja majhen delček istega.

Ko to storimo, pride do naslednje reakcije:

Co₂(g) + h₂Ali (l) h₂Co₃(AC)

Vendar je treba upoštevati topnost CO₂ v vodi:

Co₂(g) co₂(AC)

Oba co₂ kot h₂Ali so anorganske molekule, torej h₂Co₃ To je anorgansko, odkar je videti to točko.

Ravnotežje s tekočino-hlapom

Kot rezultat imamo sistem v ravnotežju, ki je močno odvisen od delnih tlakov CO₂, kot tudi temperatura tekočine.

Na primer, če je pritisk co₂ Poveča se (v primeru, da z večjo silo pihamo zrak skozi sorbet), bo nastalo več h₂Co₃ in pH bo postal bolj kisel; Ker se prvo ravnovesje premakne v desno.

Po drugi strani pa, če segrejemo raztapljanje h₂Co₃, Topnost CO se bo zmanjšala₂ V vodi, ker je plin, in ravnotežje se bo nato premaknilo na levo (manj bo H₂Co₃). Podobno bo, če poskušamo uporabiti vakuum: co₂ Pobegnil bo, pa tudi molekule vode, ki bi spet premaknilo ravnotežje v levo.

Čista trdna

Zgoraj omogoča, da doseže zaključek: iz rešitve H₂Co₃ Ni mogoče sintetizirati te kisline kot čiste trdne snovi s konvencionalno metodo. Vendar je to storjeno od 90. let prejšnjega stoletja, ki se začne iz trdnih mešanic₂ in h₂Tudi.

Na to trdno mešanico co₂-H₂Ali pri 50% ga bombardiramo s protoni (vrsta kozmičnega sevanja), tako da nobena od obeh komponent ne bo pobegnila in nastala tvorba H₂Co₃. V ta namen je bila uporabljena tudi mešanica CHO₃Oh-co₂ (Ne pozabite α-H₂Co₃).

Druga metoda je isto, vendar neposredno z uporabo suhega ledu, nič več.

Od treh metod bi lahko Nasini znanstveniki dosegli zaključek: čista, trdna ali plinasta ogljikova kislina lahko obstaja v Jupitrovem sladoledu, v marsovskih ledenikih in v kometih, kjer se tako trdne mešanice nenehno obsevajo za kozmične žarke.

Vam lahko služi: volumetrična pipeta: značilnosti, uporabe, umerjanje in napake

Prijave

Sama ogljikova kislina je spojina brez kakršnega koli uporabnosti. Od njegovih rešitev pa lahko pripravite rešitve za blaženje na podlagi vrstnikov HCO₃^-/Co₃^2- ali h₂Co₃/HCO₃^-.

Zahvaljujoč tem rešitvam in delovanju ogljikovega encima za anhidrazo, ki je prisoten v rdečih krvnih celicah, CO₂ Proizvedeno v dihanju se lahko v krvi prevaža v pljuča, kjer se končno sprosti, da se izdihne zunaj našega telesa.

Bubjueo co₂ Izkoristite pitje pitja prijetnega in značilnega občutka, ki ga pustijo v grlu, ko jih pijejo.

Tudi prisotnost h₂Co₃ Ima geološki pomen pri nastajanju apnenčastih stalaktitov, saj jih počasi raztopi, dokler ne izvirajo iz njihovih poudarjenih zaključkov.

Po drugi strani pa lahko njihove rešitve uporabijo za pripravo nekaterih kovinskih bikarbonatov; Čeprav je bolj donosen in enostaven za uporabo bikarbonatne soli (Nahco₃, Na primer).

Tveganja

Karbonska kislina ima tako zelo majhno življenje v normalnih pogojih (ocenjujejo, da je približno 300 nanosekund), kar je praktično neškodljivo za okolje in živa bitja. Vendar, kot že rečeno, to ne pomeni, da ne more ustvariti zaskrbljujoče spremembe pH oceanske vode, ki vpliva na morsko favno.

Po drugi strani je resnično "tveganje" v vnosu uplinjene vode, saj količina CO₂ raztopljen v njih je veliko večji kot v normalni vodi. Vendar pa spet ni študij, ki bi pokazale, da pitje uplinjane vode predstavlja smrtonosno tveganje; Če ga sploh priporočate za hitro in boj.

Edini negativni učinek, ki ga opazimo na tisti, ki pijejo to vodo, je občutek polnosti, saj so njihovi želodci napolnjeni s plini. Iz tega (da ne omenjam brezalkoholnih pijač, saj so sestavljene iz veliko več kot le ogljikove kisline), lahko rečemo, da ta spojina sploh ni strupena.

Reference

1. Dan, r., & Underwood, a. (1989). Kvantitativna analitična kemija (peti izd.). Pearson Prentice Hall.
2. Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). MC Graw Hill.
3. Wikipedija. (2019). Ogljikova kislina. Pridobljeno iz: v.Wikipedija.org
4. Danielle Reid. (2019). Ogljikova kislina: Video tvorba, struktura in kemična enačba. Študij. Okrevano od: študij.com
5. Götz Bucher & Wolfram Sander. (2014). Razjasnitev strukture ogljikove kisline. Vol. 346, številka 6209, str. 544-545. Doi: 10.1126/znanost.1260117
6. Lynn Yarris. (22. oktober 2014). Nova vpogled v ogljikovo kislino v vodi. Berkeley Lab. Okrevano od: NewsCenter.lbl.Gov
7. Claudia Hammond. (14. septembra 2015). Je peneča voda res slaba za vas? Pridobljeno iz: BBC.com
8. Jürgen Bernard. (2014). Trdna in plinasta ogljikova kislina. Inštitut za fizikalno kemijo.  Univerza v Innsbrucku.