آخر تحديث منذ 5 ثوانى
2 مشاهدة
حمض الكربونيك التحضير
التحضير
إن انحلالية غاز ثنائي أكسيد الكربون في الماء جيدة بالمقارنة بغاز مثل أكسجين الأكسجين أو نيتروجين النيتروجين . ويتفاعل ثاني أكسيد الكربون مع الماء تفاعلا قليلا (فقط حوالي 0.2 وذلك حسب درجة الحرارة) ويكون في حالة توازن كيميائي معه حسب المعادلة
- CO2 + H2O يونيكود ⇌ H2CO3
يكون ثابت التوازن ثابت توازن تفاعل إماهة الإماهة عند الدرجة 25°س Kh 1.70×10−3، مما يدل على أن قسماً ضئيلا فقط من غاز ثنائي أكسيد الكربون يتحول إلى حمض الكربونيك، في حين أن الباقي يبقى على شكل جزيئات في الماء.
تفاعلات التوازن
كما ذكر أعلاه فإن غاز ثنائي أكسيد الكربون المنحل في الماء يكون على توازن مع حمض الكربونيك
- CO2 + H2O يونيكود ⇌ H2CO3 (1)
بما أن حمض الكربونيك حمض ثنائي الوظيفة الحمضية (يملك بروتونين) فإنه تجري له عملية انحلال (تأين أو تشرد) على مرحلتين، في الأولى يتخلى عن واحد من بروتوناته
H2CO3 + H2O ⇌ HCO3- + H3O + (2)
تكون قيمة ثابت انحلال الحمض pKa في التفاعل أعلاه 3.88، وهي قيمة تقارن مع تلك حمض الخليك لحمض الخليك ، إلا أنه نتيجة لصعوبة تحديد تركيز حمض الكربونيك الناتج من المعادلة (1)، فإنه يجري جمع كل من المعادلتين (1) و(2) لتعطي المعادلة التالية
CO2 + 2H2O ⇌ H3O + + HCO3 - (3)
والتي تكون قيمة ثابت انحلال الحمض فيها 6.55، وهي القيمة المقاسة.
في خطوة الانحلال الثانية لحمض الكربونيك تتشكل أملاح الكربونات حسب المعادلة
HCO3 - + H2O ⇌ CO3 2- + H3O + (4)
يكون لثابت انحلال الحمض في الخطوة الثانية قيمة تبلغ 10.5.
تأثير قيمة الأس الهيدروجيني على تركيب محاليل حمض الكربونيك
عند درجة حرارة معينة فإن تركيب محاليل حمض الكربونيك يتعلق بشكل رئيسي ضغط جزئي بالضغط الجزئي لغاز ثنائي أكسيد الكربون script p_ CO_2 فوق المحلول. لمعرفة النسب المكونة لحمض الكربونيك حسابياً، يجب الأخذ بعين الاعتبار لكل من ثوابت التوازن بين الأنواع المختلفة الموجودة ضمن المحلول وهي يم (H2CO3 و يم HCO3− و يم CO32−)، بالإضافة إلى ثوابت توازن تفاعل الإماهة بين CO2 المنحل وH2CO3 مع اعتبار وجود نسبة ثابتة من script K_h frac [H_2CO_3] [CO_2] ، وباعتماد العلاقة التالية بين غاز CO2 المنحل و CO2 الغازي الموجود فوق المحلول
- CO2(غاز) ↔ CO2(محلول) حيث script frac [CO_2] p_ CO_2 frac 1 k_mathrm H حيث kH 29.76 atm/(mol/L) عند 25 °C ( قانون هنري ثابت هنري )
إن معادلات التوازن بالإضافة إلى العلاقة script [H^+][OH^-] 10^ -14 وعلاقة الاعتدال لحمض الكربونيك script [H^+] [OH^-]+[HCO_3^-]+2[CO_3^ 2- ] تعطي بالنهاية ست معادلات حاوية على ست مجاهيل وهي كل من تركيز [CO2] و [H2CO3] و [+H] و [−OH] و [HCO3−] و [CO32−]، وتظهر أن تركيب المحلول يعتمد بالإطلاق على script p_ CO_2 .
تكون المعادلة التي تعطي تركيز الهيدرونيوم [+H] معادلة من الدرجة الثالثة (مكعبة)، ويعطي حلها قيمة أس هيدروجيني الأس الهيدروجيني للوسط، وبالتالي يمكن حساب تراكيز المكونات الأخرى كما في الجدول التالي
1 0 2 0 0 0 0.5 white - -color C0C090
-
80 bgcolor E0E0E0 script P_ CO_2 (atm)
60 bgcolor E0E0E0 pH
100 bgcolor E0E0E0 [CO2] (mol/L)
100 bgcolor E0E0E0 [H2CO3] (mol/L)
100 bgcolor E0E0E0 [HCO3−] (mol/L)
100 bgcolor E0E0E0 [CO32−] (mol/L)
-
10−8
7.00
3.36 × 10−10
5.71 × 10−13
1.42 × 10−9
7.90 × 10−13
-
10−6
6.81
3.36 × 10−8
5.71 × 10−11
9.16 × 10−8
3.30 × 10−11
-
10−4
5.92
3.36 × 10−6
5.71 × 10−9
1.19 × 10−6
5.57 × 10−11
-
3.5 × 10−4
5.65
1.18 × 10−5
2.00 × 10−8
2.23 × 10−6
5.60 × 10−11
-
10−3
5.42
3.36 × 10−5
5.71 × 10−8
3.78 × 10−6
5.61 × 10−11
-
10−2
4.92
3.36 × 10−4
5.71 × 10−7
1.19 × 10−5
5.61 × 10−11
-
10−1
4.42
3.36 × 10−3
5.71 × 10−6
3.78 × 10−5
5.61 × 10−11
-
1
3.92
3.36 × 10−2
5.71 × 10−5
1.20 × 10−4
5.61 × 10−11
-
2.5
3.72
8.40 × 10−2
1.43 × 10−4
1.89 × 10−4
5.61 × 10−11
-
10
3.42
0.336
5.71 × 10−4
3.78 × 10−4
5.61 × 10−11
خلاصة
- يظهر أنه ومن خلال مجال واسع من الضغط فإن قيمة الـ pH هي أقل بكثير من قيمة pKa2، أي أن تركيز CO32− دوما أقل من تركيز -HCO3 .
- عند تناقص قيمة script p_ CO_2 (ضغوط منخفضة) فإن pH الوسط يصبح قريباً من تلك للماء (pH 7)، ويكون الشكل السائد هو-HCO3.
- عند الضغط الجوي النظامي (script P_ CO_2 3.5 imes 10^ -4 atm)، نحصل على محلول حمضي خفيف (p< >H 5.7)، ويكون الكربون المنحل على شكل CO2. وبارتفاع قيمة الضغط من هذه النقطة فإن تركيز [−OH] يصبح أيضاً مهملا بحيث أن القسم المتأين من المحلول عبارة عن محلول بنسبة متساوية من H+ و HCO3−.
- بالنسبة إلى ضغط غاز ثنائي أكسيد الكربون المطبق عادة في علب الكولا (script P_ CO_2 ~ 2.5 atm)، يكون للأس الهيدروجيني pH قيمة منخفضة نسبياً (وسط حمضي) وبوجود تركيز عال من CO2. لذلك فإن مشروب غازي للمشروبات الغازية طعم حامض ولذلك تكون فوارة.
- عند ضغوط تتراوح بين 2.5 و 10 atm فإن قيمة ال pH تتجاوز قيمة pKa1 ويكون التركيز السائد هو تركيز H2CO3.
- بإهمال قيمة [CO32−] (حسب ما ورد أعلاه) فإنه من الممكن اشتقاق علاقة تحليلية تعطي تركيز [+H] بالنسبة لمحاليل حمض الكربونيك، وبالتالي تعطي علاقة لتحديد قيمة pH الوسط
- script [H^+] simeq ( 10^ -14 +frac K_hK_ a1 k_mathrm H p_ CO_2
ight)^ 1/2
ch box new
ImageFileR1 Carbonic-acid-2D.svg
ImageSize
ImageFileL1 Carbonic-acid-3D-vdW.png
ImageSize
IUPACName حمض الكربونيك
OtherNames
Section1 Ch box Identifiers
Abbreviations
CASNo 463-79-6
EINECS
PubCh 747
SMILES
InChI
RTECS
MeSHName
ChEBI
KEGG
ATCCode_prefix
ATCCode_suffix
ATC_Suppl ental
Section2 Ch box Properties
Formula H2CO3
MolarMass 62.03 غ/مول
Appearance يوجد فقط على شكل محلول
Density
MeltingPt
Melting_notes
BoilingPt
Boiling_notes
Solubility
SolubleOther
Solvent
pKa
pKb
Section7 Ch box Hazards
EUClass
EUIndex
MainHazards
NFPA-H
NFPA-F
NFPA-R
NFPA-O
RPhrases
SPhrases
RSPhrases
FlashPt
Autoignition
ExploLimits
PEL
حمض الكربونيك هو حمض الحمض يوجد في المحاليل الناتجة عن حل غاز ثنائي أكسيد الكربون في ماء الماء ، وله الصيغة الكيميائية H2CO3. ملح (كيمياء) أملاح حمض الكربونيك هي بيكربونات البيكربونات -HCO3 و كربونات الكربونات يم CO32− ، وهو من حمض ضعيف الأحماض الضعيفة . يلعب حمض الكربونيك دوراً أساسياً في ضبط أس هيدروجيني pH الوسط بالنسبة للماء و دم الدم في الجسم.
2025-11-15 16:38:43
💬 التعليقات
شارك رأيك وآرائك معنا
لم يعلق أحد حتى الآن
كن أول من يبدي رأيه
✍️ أضف تعليقك