Karbonik Asit (H2CO3) Özellikleri, Kullanım Alanları ve Önemi



karbonik asit, Eskiden hava asidi ya da hava asidi olarak adlandırılan karbonun tek inorganik asididir ve H2CO3 formülüne sahiptir..

Karbonik asitlerin tuzlarına bikarbonatlar (veya hidrojen karbonatlar) ve karbonatlar (Human Metabolome Database, 2017) denir. Yapısı Şekil 1'de sunulmuştur (EMBL-EBI, 2016).

Karbonik asidin karbon dioksit ve sudan oluştuğu söylenir. Karbonik asit sadece tuzlar (karbonatlar), asit tuzları (hidrojen karbonatlar), aminler (karbamik asit) ve asit klorürler (karbonil klorür) (MeSH, 1991) ile oluşur..

Ayrışma, karbondioksit ve su ürünleri asitten çok daha kararlı olduklarından, bileşik saf veya katı bir sıvı olarak izole edilemez (Royal Society of Chemistry, 2015).

İnsan vücudunda karbonik asit bulunur, kanda bulunan CO2, karbonik asit oluşturmak için suyla birleşir, bu daha sonra akciğerler tarafından bir gaz olarak verilir..

Ayrıca kireçtaşlarının çözünebileceği kaya ve mağaralarda bulunur. H2CO3 kömür, meteorlar, volkanlar, asit yağmuru, yer altı suları, okyanuslar ve bitkilerde de bulunabilir (Carbonic acid Formula, S.F.).

indeks

  • 1 Karbonik asit ve karbonat tuzları
  • 2 "Varsayımsal" karbon dioksit ve su asidi
  • 3 Fiziksel ve kimyasal özellikler
  • 4 Kullanım
  • 5 Önemi
  • 6 Kaynakça

Karbonik asit ve karbonat tuzları

Karbonik asit, anhidrit, karbondioksit (CO2) suda çözüldüğü zaman az miktarda oluşur..

CO2 + H20 ⇌ H2CO3

Baskın tür basitçe hidratlanmış CO2 molekülleridir. Karbonik asidin, HCO3- ve CO32 içeren karbonatlar, yani HCO3- ve karbonatlar içeren iki tuz serisinin oluşturulabildiği bir diprotik asit olduğu düşünülebilir.-.

H2CO3 + H20 ⇌ H3O + + HCO3-

HCO3- + H20 ⇌ H3O + + CO32-

Bununla birlikte, karbonik asidin asit-baz davranışı, sistemin pH'ına bağlı olmasının yanı sıra, bazı reaksiyonların farklı hızlarına da bağlıdır. Örneğin, 8'den düşük bir pH'ta, ana reaksiyonlar ve bağıl hızları aşağıdaki gibidir:

  • CO2 + H20 ⇌ H2CO3 (yavaş)
  • H2CO3 + OH- ⇌ HCO3- + H2O (hızlı)

PH 10'un üstünde, aşağıdaki reaksiyonlar önemlidir:

  • CO2 + OH- ⇌ HCO3- (yavaş)
  • HCO3- + OH- ⇌ CO32- + H20 (hızlı)

8 ila 10 pH değerleri arasında, yukarıdaki denge reaksiyonlarının tümü önemlidir (Zumdahl, 2008).

"Varsayımsal" karbon dioksit ve su asidi

Nispeten yakın zamana kadar, bilim adamları karbonik asidin stabil bir molekül olarak var olmadığına ikna oldular.

Angewandte Chemie dergisinde, Alman araştırmacılar, gaz fazı karbonik asidinin ve monometil esterinin spektroskopik karakterizasyonuna olanak sağlayan gaz fazı karbonik asit üretimi için basit bir pirolitik metot getirmiştir (Angewandte Chemie International Edition, 2014)..

Karbonik asit, karbon dioksit, proton ve bikarbonat anyonlarının bir karışımı haline gelmeden önce suda çözündüğünde, saniyenin küçük bir kısmı için mevcuttur..

Bununla birlikte, kısa ömrüne rağmen, karbonik asit, Dünya atmosferi ve jeolojisi ve insan vücudu üzerinde kalıcı bir etki sağlar..

Kısa kullanım ömrü nedeniyle, ayrıntılı karbonik asit kimyası gizemle örtülmüştür. Berkeley Laboratuvarı ve Kaliforniya Üniversitesi (UC) gibi araştırmacılar Berkeley, bu duvarı bir dizi benzersiz deneyle kaldırmaya yardımcı oluyor.

En son çalışmalarında, karbonik asit ve bikarbonat üreten proton transfer kimyasının başlatılması için gaz halinde karbondioksit moleküllerinin su ile nasıl çözüldüğünü göstermiştir (Yarris, 2015)..

1991'de NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi'ndeki (ABD) bilim adamları H2CO3'ün katı örneklerini almayı başardılar. Bunu, donmuş bir su ve karbondioksit karışımını yüksek enerjili proton radyasyonuna maruz bırakarak ve sonra fazla suyu çıkarmak için ısıtmak suretiyle yaptılar..

Kalan karbonik asit, kızılötesi spektroskopisi ile karakterize edildi. Karbonik asidin, H2O + C02'nin katı bir karışımının ışınlanmasıyla veya hatta yalnızca kuru buzun ışınlanmasıyla hazırlandığı gerçeği.

Bu, H2CO3'ün kozmik ışınların yanı sıra, H2O3'ün uzayda veya Mars'ta bulunabileceği, H2O ve CO2 dondurmasının bulunduğu yerlerde önerilere yol açmıştır (Khanna, 1991)..

Fiziksel ve kimyasal özellikler

Karbonik asit sadece sulu çözeltide bulunur. Saf bileşiği izole etmek mümkün olmamıştır. Bu çözelti kolaylıkla tanınır, çünkü sulu ortamdan kaçan gaz halinde olan karbondioksit efervesansına sahiptir..

Moleküler ağırlığı 62,024 g / mol ve yoğunluğu 1,668 g / ml'dir. Karbonik asit, pKa'sı 3.6 olan hidrojen iyonlarında (H +) ve bikarbonat iyonlarında (HCO3-) kısmen ayrışan zayıf ve kararsız bir asittir..

Bir diprotik asit olarak, iki tür tuz oluşturabilir, karbonatlar ve bikarbonatlar. Bazın fazla miktarda karbonik aside eklenmesi bikarbonat tuzları verirken, fazla bazın karbonik aside eklenmesi karbonat tuzları verir (Ulusal Biyoteknoloji Bilgisi Merkezi., 2017).

Karbonik asit toksik veya tehlikeli olarak kabul edilmez ve insan vücudunda bulunur. Bununla birlikte, yüksek konsantrasyonlara maruz kalmak gözler ve solunum yollarını tahriş edebilir.

uygulamaları

Michelle McGuire'e göre Beslenme Bilimleri veFermente gıdalarda, çürüyen yiyecekleri besleyen bakterilerin oluşturduğu atık olarak karbonik asit bulunur.

Yiyeceklerde üretilen gaz kabarcıkları genellikle karbonik asidin karbon dioksitidir ve yiyeceğin fermente olduğuna işaret eder. Yaygın olarak alınan fermente gıdalara örnekler soya sosu, miso çorbası, lahana turşusu, Korece kimchi, tempeh, kefir ve yoğurttur..

Fermente tahıllar ve sebzeler ayrıca bağırsaklarınızdaki potansiyel patojen mikroorganizmaları kontrol edebilen ve B-12 ve K vitaminlerinin üretimini artırabilen faydalı bakteri içerir.

Suyun karbonlaşması sürecinde karbonik asit, karbon dioksit çözeltisi veya dihidrojen karbonat oluşur. Gıda Bilimi ve Teknolojisi Sözlüğü'nde belirtildiği gibi, meşrubat ve alkolsüz içeceklerin efervesan görünümünden sorumludur..

Karbonik asit, yüksek oranda soda asitine katkıda bulunur, ancak rafine şeker ve fosforik asit içeriği, söz konusu asitlikten sorumlu olan ana faktördür (DUBOIS, 2016).

Karbonik asit ayrıca farmasötikler, kozmetikler, gübreler, gıda işleme, anestezikler, vb. Gibi birçok alanda da kullanılır..

önem

Karbonik asit genellikle okyanuslarda, denizlerde, göllerde, nehirlerde ve yağmur sularında bulunur, çünkü atmosferde yaygın olarak bulunan karbon dioksit suyla temas ettiğinde oluşur..

Daha küçük miktarlarda olmasına rağmen buzulların buzunda bile bulunur. Karbonik asit çok zayıf bir asittir, ancak zamanla erozyona katkıda bulunabilir.

Atmosferdeki karbondioksitin artması, okyanuslarda daha fazla karbondioksit oluşmasına neden olmuş ve kısmen, son 100 yıl boyunca okyanusların asitliliğindeki hafif artıştan sorumludur..

Hücresel metabolizmanın atık ürünü olan karbondioksit dokularda nispeten yüksek bir konsantrasyonda bulunur. Kanda yayılır ve solunan hava ile elimine edilecek akciğerlere alınır..

Karbondioksit oksijenden çok daha fazla çözünür ve kolayca kırmızı kan hücrelerine yayılır. Kanın alkalin pH'ında esas olarak bikarbonat gibi görünen karbonik asit oluşturmak için su ile reaksiyona girer (Robert S. Schwartz, 2016).

Karbondioksit kana ve dokulara girer, çünkü lokal kısmi basıncı dokulardan akan kandaki kısmi basıncından daha büyüktür. Karbondioksit kana girerken, hidrojen iyonlarına (H +) ve bikarbonat iyonlarına (HCO3-) ayrışan karbonik asit oluşturmak üzere suyla birleşir..

Karbon dioksitin karbonik aside doğal dönüşümü nispeten yavaş bir işlemdir. Bununla birlikte, kırmızı kan hücrelerinin içinde bulunan bir protein enzimi olan karbonik anhidraz, bu reaksiyonu, bir saniyenin sadece bir bölümünde elde edilecek kadar hızlı bir şekilde katalize eder..

CO2 + H20 ⇌ H2CO3

Enzim sadece kırmızı kan hücrelerinin içinde bulunduğundan, bikarbonat kırmızı kan hücrelerinde plazmaya göre çok daha fazla birikmektedir.

Kanın bikarbonat olarak karbon dioksiti taşıma kabiliyeti, aynı zamanda bir klorür iyonu karşılığında bir bikarbonat iyonu hücreden ve plazmadan aynı anda hareket ettiren kırmızı kan hücrelerinin zarı içindeki bir iyon taşıma sistemi ile arttırılır..

Klorür değişimi olarak bilinen bu iki iyonun eşzamanlı değişimi, plazma veya kırmızı kan hücrelerinin elektrik yükünü değiştirmeden plazmanın bir bikarbonat depolama alanı olarak kullanılmasına izin verir.

Kanın toplam karbondioksit içeriğinin sadece yüzde 26'sı kırmızı kan hücrelerinin içinde bikarbonat olarak bulunurken, yüzde 62'si plazma içinde bikarbonat olarak bulunur; Bununla birlikte, çoğu bikarbonat iyonları ilk önce hücrenin içinde üretilir, daha sonra plazmaya taşınır.

Kan akciğere ulaştığında ters bir reaksiyon dizisi meydana gelir, burada kısmi karbon dioksit basıncı kandaki basıncın altındadır. Karbonik anhidraz ile katalize edilen reaksiyon, bikarbonatı tekrar C02'ye dönüştürdüğü ve atılmasına izin verdiği akciğerlerde tersine çevrilir (Neil S. Cherniack, 2015)..

referanslar

  1. Angewandte Chemie Uluslararası Baskı. (2014, 23 Eylül). Karbonik Asit - Ve Hala Var! Chemistryviews.org sitesinden alındı..
  2. Karbonik asit formülü. (S.F.). Softschools.com adresinden kurtarıldı.
  3. DUBOIS, S. (2016, 11 Ocak). Gıdalarda Karbonik Asit. Livestrong.com adresinden alındı.
  4. EMBL-EBI. (2016, 27 Ocak). karbonik asit Ebi.ac.uk adresinden kurtarıldı.
  5. İnsan Metabolom Veri Tabanı. (2017, 2 Mart). Karbonik asit Hmdb.ca adresinden alındı. 
  6. Khanna, M.M. (1991). Proton ışınlanmış H20 + CO2 buzunun kızılötesi ve kütle spektral çalışmaları: Karbonik asit kanıtı. Spectrochimica Acta Bölüm A: Moleküler Spektroskopi Cilt 47, Sayı 2, 255-262. Science.gsfc.nasa.gov adresinden alındı.
  7. (1991). Karbonik Asit. Ncbi.nlm.nih'den alındı.
  8. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi ... (2017, 11 Mart). PubChem Bileşik Veritabanı; CID = 767. Pubchem.ncbi.nlm.nih.gov adresinden alındı.
  9. Neil S. Cherniack, e. a. (2015, 20 Mart). İnsan solunum Britannica.com adresinden kurtarıldı.
  10. Robert S. Schwartz, C.L. (2016, 29 Nisan). Kan. Britannica.com adresinden kurtarıldı.
  11. Kraliyet Kimya Derneği. (2015). Karbonik asit Alınan kaynak: chemspider.com.
  12. Yarris, L. (2015, 16 Haziran). Karbonik Asit Gizemlerinin Çözümü. Alınan: newscenter.lbl.gov.
  13. Zumdahl, S.S. (2008, 15 Ağustos). Oxyacid. Alınan: britannica.com.