的碳酸是无机化合物，虽然有些争论实际上是有机的，化学式为H 2 CO 3。因此，它是一种双质子酸，能够向水性介质中提供两个H +离子，从而生成两个分子阳离子H 3 O +。从它出现的公知的碳酸氢盐（HCO 3 - ）和碳酸盐（CO 3 2-）离子。
这种奇特的酸是简单的，但同时又由许多基本的无机分子（水和二氧化碳）形成，该体系中许多物质参与液汽平衡。每当水中有气泡向表面上升时，都会观察到未溶解的CO 2的存在。
装有碳酸水的玻璃，碳酸水是最常见的含碳酸饮料之一。资料来源：Pxhere。
这种现象在碳酸饮料和碳酸水中非常常见。
在碳酸水或充气水的情况下（上图），CO 2的溶解量使其蒸气压大于大气压的两倍。打开瓶盖时，瓶内和瓶外的压力差会降低CO 2的溶解度，这就是为什么气泡最终从液体中逸出的原因。
在较小的程度上，任何淡水或盐水中都会发生同样的事情：加热时，它们会释放出溶解的CO 2含量。
然而，CO 2不仅溶解，而且在其分子中经历转化，使其转化为H 2 CO 3。一种寿命短的酸，但足以标记其水性溶剂介质的pH值可测量的变化，并且还可以生成独特的碳酸盐缓冲系统。
结构体
分子
以球和棒模型表示的碳酸分子。资料来源：Jynto和Ben Mills，网址为Wikipedia。
在上方，我们有H 2 CO 3分子，以球和棒表示。红色球对应于氧原子，黑色球对应于碳原子，白色球对应于氢原子。
请注意，从图像开始，您可以为该酸写另一个有效的公式：CO（OH）2，其中CO变成连接到两个羟基OH的羰基C =O。由于有两个可提供氢原子的OH基团，因此现在可以了解释放到环境中的H +离子来自何处。
碳酸的分子结构。
还要注意，式CO（OH）2可以写成OHCOOH；也就是说，是RCOOH类型的，其中R在这种情况下是OH基。
出于这个原因，除了分子由氧，氢和碳原子组成（在有机化学中都很常见）外，某些人还认为碳酸是有机化合物。但是，在有关其合成的部分中，将解释为什么其他人认为它本质上是无机和非有机的。
分子相互作用
在分子H 2 CO 3中，可以说其几何形状是三角形平面，碳位于三角形的中心。它的两个顶点都有OH基团，它们是氢键供体。其余为C ＝ O基团的氧原子，为氢键的受体。
因此，H 2 CO 3具有与质子或氧化的（和含氮的）溶剂相互作用的强烈趋势。
和巧合的是，水满足这两个特性，和H的亲和力2 CO 3，因为这是为使得几乎立即它放弃的H +和水解平衡开始被确定，涉及HCO 3 -和H 3 ö 物种。+。
这就是为什么仅仅存在水就会分解碳酸并使它很难作为纯化合物分离出来的原因。
纯碳酸
回到H 2 CO 3分子，它不仅是扁平的，能够建立氢键，而且还可以表现出顺反异构。也就是说，在图像中，我们有顺式异构体，两个H指向同一方向，而在反式异构体中，它们指向相反的方向。
顺式异构体是两者中更稳定的，这就是为什么它是通常被代表的唯一异构体。
H 2 CO 3的纯固体由晶体结构组成，该晶体结构由与横向氢键相互作用的分子层或分子片组成。可以预料，H 2 CO 3分子是扁平的和三角形的。当其升华时，出现环状二聚体（H 2 CO 3）2，其通过两个氢键C = O-OH连接。
暂时还没有确定H 2 CO 3晶体的对称性。它被认为是结晶为两种多晶型：α-H 2 CO 3和β-H 2 CO 3。然而，α-H 2 CO 3，由CH的混合物合成3 COOH-CO 2中，示出要被实际CH 3 OCOOH：一个单甲基碳酸酯。
物产
有人提到，H 2 CO 3是一种双质子酸，因此它可以将两个H +离子捐赠给接受它们的介质。当这种介质是水时，其解离或水解方程为：
ħ 2 CO 3（水溶液）+ H 2 O（升）<=> HCO 3 - （水溶液）+ H 3 ö +（水溶液）（KA 1 = 2.5×10 -4）
HCO 3 - （水溶液）+ H 2 O（升）<=> CO 3 2-（水溶液）+ H 3 ö +（水溶液）（KA 2 = 4.69×10 -11）
HCO 3 -是碳酸氢盐或碳酸氢根阴离子，和CO 3 2-碳酸根阴离子。还指示了它们各自的平衡常数Ka 1和Ka 2。由于Ka 2比Ka 1小五百万倍，因此CO 3 2-的形成和浓度可以忽略不计。
因此，即使它是二质子酸，第二H +也几乎不能释放它。但是，大量溶解的CO 2的存在足以酸化培养基。在这种情况下，水会降低其pH值（低于7）。
说话碳酸的是实际上指的水溶液，其中该物种HCO 3 -和H 3 ö +占优势; 它不能通过常规方法分离，因为最轻微的尝试将使CO 2溶解度平衡转变为从水中逸出的气泡的形成。
合成
溶出度
碳酸是最容易合成的化合物之一。怎么样？最简单的方法是在一根稻草或一根稻草的帮助下，将我们呼出的空气鼓泡成大量的水。因为我们实质上是在呼气，所以CO 2会冒泡进入水中，从而溶解掉一小部分。
当我们这样做时，会发生以下反应：
CO 2（克）+ H 2 O（l）<=> H 2 CO 3（水溶液）
但反过来，必须考虑CO 2在水中的溶解度：
CO 2（克）<=> CO 2（水溶液）
CO 2和H 2 O都是无机分子，因此从这个角度来看，H 2 CO 3是无机的。
液汽平衡
结果，我们有了一个平衡系统，该系统高度依赖于CO 2的分压以及液体的温度。
例如，如果CO 2的压力增加（在用力通过吸管吹空气的情况下），则会形成更多的H 2 CO 3，并且pH值会变得更酸性。因为，第一个平衡向右移动。
另一方面，如果我们加热H 2 CO 3溶液，则CO 2在水中的溶解度会降低，因为它是气体，然后平衡会向左移动（H 2 CO 3更少）。如果我们尝试施加真空，情况将类似：CO 2以及水分子都会逸出，这将使平衡再次向左移动。
纯固体
以上内容使我们得出结论：从H 2 CO 3溶液中无法通过常规方法将这种酸合成为纯固体。但是，从上世纪90年代开始，这种方法就是从CO 2和H 2 O的固体混合物开始的。
这种50％CO 2 -H 2 O的固体混合物被质子轰击（一种宇宙射线），因此这两种成分都不会逸出并且会形成H 2 CO 3。为了这个目的，一个CH 3 OH-CO 2混合物也已经被用于（记住α-H 2 CO 3）。
另一种方法是这样做，但直接使用干冰，仅此而已。
从这三种方法中，美国宇航局的科学家得出了一个结论：在木星的冰卫星，火星冰川和彗星中，固体或气态的纯碳酸都可以存在，而这些固体混合物不断受到照射。通过宇宙射线。
应用领域
碳酸本身是无用的化合物。从他们的解决方案，然而，缓冲液基础的解决方案的对HCO 3 - / CO 3 2-或H 2 CO 3 / HCO 3 -可以制备。
由于这些解决方案以及红细胞中存在的碳酸酐酶的作用，呼吸中产生的CO 2可以在血液中运输到肺部，最终释放到体内以呼出。
冒泡的CO 2用于使软饮料在饮用时留在喉咙中的愉悦和特有的感觉。
同样，H 2 CO 3的存在在石灰石钟乳石的形成中具有重要的地质意义，因为它会缓慢溶解它们，直到它们形成尖晶石为止。
另一方面，它的溶液可用于制备一些金属碳酸氢盐。尽管为此，直接使用碳酸氢盐（例如NaHCO 3）更有利可图。
风险性
碳酸在正常条件下具有极短的寿命（估计约为300纳秒），因此对环境和生物几乎无害。但是，如前所述，这并不意味着它不会在海水的pH值中产生令人担忧的变化，从而不会影响海洋动物。
另一方面，在碳酸水的摄入中发现了真正的“风险”，因为溶解在其中的CO 2的量比正常水中的高得多。但是，再有一次，没有研究表明喝碳酸水有致命的危险。如果他们甚至推荐它来斋戒消化不良。
在喝这种水的人中观察到的唯一负面影响是饱腹感，因为他们的胃里充满了气体。除此以外（更不用说苏打水，因为它们不仅由碳酸组成，还可以说是苏打水），因此可以说该化合物根本没有毒性。
参考文献
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