Преглед на кодот на Јаглеродна киселина

{{chembox
| Watchedfields  = changed
| verifiedrevid  = 477313558
| ImageFileL1_Ref = {{chemboximage|correct|??}}
| Name           = Јаглеродна киселина
| ImageFile      = 
| ImageFileL1    = Carbonic-acid-2D.svg
| ImageNameL1    = Структурна формула
|ImageFileR1=Carbonic-acid-3D-balls.png
|ImageNameR1=Стапчест модел
| OtherNames     = хидроксимравја киселина<br>хидроксиметанска киселина<br>дихидроксикарбонил
| IUPACName      = јаглеродна киселина<ref name=iupac2013>{{наведена книга | title =  Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) | publisher = The Royal Society of Chemistry | date = 2014 | location = Cambridge | pages = P001–P004 | doi = 10.1039/9781849733069-FP001 | isbn = 978-0-85404-182-4| chapter = Front Matter }}</ref>
| PIN            = 
| SystematicName = 
| Section1       = {{Chembox Identifiers
| CASNo = 463-79-6
| CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
| UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}
| UNII = 142M471B3J
| ChEBI_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}
| ChEBI = 28976
| ChEMBL_Ref = {{ebicite|correct|EBI}}
| ChEMBL = 1161632
| ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|correct|chemspider}}
| ChemSpiderID = 747
| DrugBank = DB14531
| EC_number = 610-295-3
| Gmelin = 25554
| KEGG_Ref = {{keggcite|correct|kegg}}
| KEGG = C01353
| PubChem = 767
| InChI = 1/H2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4)
| InChIKey = BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYAU
| StdInChI_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChI = 1S/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4)
| StdInChIKey_Ref = {{stdinchicite|correct|chemspider}}
| StdInChIKey = BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N
| SMILES = O=C(O)O
}}
| Section2       = {{Chembox Properties
| Appearance = безбоен гас
| Formula = H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>
| ConjugateBase = [[бикарбонат]], [[карбонат]]
| MeltingPtC = -53
| MeltingPt_ref = 
| MeltingPt_notes = (се сублимира)
| BoilingPtC = 127
| BoilingPt_notes = (се разложува)
| BoilingPt_ref = 
| Solubility = реагира образувајќи [[јаглерод диоксид]] и [[вода]]
  }}
| Section3       = {{Chembox Hazards
| NFPA-H = 0
| NFPA-F = 0
| NFPA-R = 1
}}
| Section4 = {{Chembox Structure
| Structure_ref = 
| CrystalStruct = моноклинска
| SpaceGroup = p21/c, бр. 14
| PointGroup = -
| LattConst_a = 5,392 Å
| LattConst_b = 6,661 Å
| LattConst_c = 5,690 Å
| LattConst_alpha = 
| LattConst_beta = 92,66
| LattConst_gamma = 
| LattConst_Comment = (D<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> при 1,85 GPa, 298 K)
| LattConst_ref = <ref>{{наведено списание |last1=Benz |first1=Sebastian |last2=Chen |first2=Da |last3=Möller |first3=Andreas |last4=Hofmann |first4=Michael |last5=Schnieders |first5=David |last6=Dronskowski |first6=Richard |title=The Crystal Structure of Carbonic Acid |journal=Inorganics |date=септември 2022 |volume=10 |issue=9 |pages=132 |doi=10.3390/inorganics10090132 |language=en |issn=2304-6740|doi-access=free }}</ref>
| UnitCellVolume = 204,12 Å3
| UnitCellFormulas = 4 по ќелија
| Coordination = 
| MolShape = 
| OrbitalHybridisation = 
| Dipole = 
  }}
| Section5       = 
| Section6       = 
}}

'''Јаглеродна киселина''' — [[неорганско соединение]] со хемиска формула {{хем2|H2CO3|auto=on}}. Таа е многу широко распространета во воден раствор, но чистото соединение (безбоен гас) може да се добие на температура од −80&nbsp;°C. Молекулата брзо се претвора во вода и [[јаглерод диоксид]] во присуство на вода, но во отсуство на вода таа е прилично стабилна на собна температура.<ref>{{Greenwood&Earnshaw2nd|page=310}}</ref><ref name="lo" /> Меѓусебното претворање на јаглерод диоксидот и јаглеродната киселина е поврзано со дишниот циклус на животните и [[закиселување на океаните|закиселувањето на водните површини]].<ref name=neutron/>

Во биохемијата и физиологијата, името „јаглеродна киселина“ се користи за [[вода|водни]] раствори на [[јаглерод диоксид]], кои играат важна улога во бикарбонатниот пуферен систем кој ја одржува [[киселинско-базна рамнотежа|киселинско-базната рамнотежа]].<ref>[http://www.anaesthesiamcq.com/AcidBaseBook/ab2_1.php Acid-Base Physiology 2.1 – Acid-Base Balance] by Kerry Brandis.</ref>

==Хемиски рамнотежи==
===Вредности на рамнотежната константа===
[[Податотека:Carbonate system of seawater mk.svg|мини|центар|400п|Бјерумов графикон на јаглеродната видообразба во морска вода (јонска јачина:&nbsp;0,7 мол дм<sup>−3</sup>)]]

Во воден раствор, јаглеродната киселина се однесува како [[киселина|дијабазна киселина]]. Бјерумовиот графикон прикажува типични рамнотежни концентрации, во раствор, во [[морска вода]], на јаглерод диоксид и разни видови изведени од него во зависност од pH-вредноста.<ref>{{наведено списание |last1=Pangotra|first1=Dhananjai|last2=Csepei|first2=Lénárd-István|last3=Roth|first3=Arne|last4=Ponce de León|first4=Carlos|last5=Sieber|first5=Volker|last6=Vieira|first6=Luciana|year=2022 |title=Anodic production of hydrogen peroxide using commercial carbon materials | journal=Applied Catalysis B: Environmental |volume=303 |page=120848 |doi=10.1016/j.apcatb.2021.120848|s2cid=240250750 }}</ref><ref name=Andersen>{{наведено списание |last=Andersen|first=C. B.|year=2002 |title=Understanding carbonate equilibria by measuring alkalinity in experimental and natural systems | journal=Journal of Geoscience Education |volume=50 |issue=4 |pages=389–403 |doi=10.5408/1089-9995-50.4.389 |bibcode=2002JGeEd..50..389A|s2cid=17094010}}</ref> Закиселувањето на природните води се должи на од зголемената концентрација на јаглерод диоксид во атмосферата, кое пак се предизвикано од согорувањето на големи количества [[јаглен]] и [[јаглеводород]]и.<ref name="cald03">{{наведено списание |last=Caldeira |first=K. |author2=Wickett, M. E. |s2cid=4417880 |year=2003 |title=Anthropogenic carbon and ocean pH |journal=Nature |volume=425 |issue=6956 |pages=365 |doi=10.1038/425365a |pmid=14508477 |bibcode=2001AGUFMOS11C0385C |url=https://zenodo.org/record/1233227 |doi-access=free }}</ref><ref name=sabine>{{наведено списание |last=Sabine |first=C. L. |year=2004 |title=The Oceanic Sink for Anthropogenic CO<sub>2</sub> |url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/305/5682/367" |journal=Science |volume=305 |issue=5682 |pages=367–371 |doi=10.1126/science.1097403 |pmid=15256665 |display-authors=etal |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20080706143710/http://www.sciencemag.org/cgi/content/short/305/5682/367 |archive-date=6 јули 2008 |bibcode=2004Sci...305..367S |hdl=10261/52596 |s2cid=5607281 |hdl-access=free |access-date=22 јуни 2021 }}</ref>

Очекуваната промена се однесува на предвиден ефект од постојано [[закиселување на океаните]].<ref>National Research Council. "Summary". Ocean Acidification: A National Strategy to Meet the Challenges of a Changing Ocean. Washington, DC: The National Academies Press, 2010. 1. Print.</ref> Проценето е дека зголеменото присуство на растворен јаглерод диоксид предизвикало намалување на pH-вредноста на морските површини за 0,1 во однос на прединдустриско време.

Базата на рамнотежни константи содржи 136 ставки со вредности за <u>севкупните</u> протонациски константи, β<sub>1</sub> и β<sub>2</sub>, на карбонатниот јон. Во следниве изрази [H<sup>+</sup>] ја означува концентрацијата, рамнотежата, на хемискиот вид H<sup>+</sup> итн.

Вредноста на log β<sub>1</sub> се намалува со зголеманата [[јонска јачина]], <chem>I</chem>. При 25&nbsp;°C:
:<chem>CO3^{2-}  {+ H+} <=> HCO3^-  </chem> : <math>\beta_1 = \frac{[\text{HCO}_3^-]}{[\text{H}^+][\text{CO}_3^{2-}]}</math>
:<math>\log \beta_1 = 0,54 I^2 - 0,96 I + 9,93 </math> (избрани податоци од базата SC) 
Вредноста на log β<sub>2</sub> исто ткаа се намалува со зголемената јонска јачина. 
:<chem>CO3^{2-}  {+ 2H+} <=> H2CO3 </chem> : <math>\beta_2 = \frac{[\text{H}_2\text{CO}_3]}{[\text{H}^+]^2[\text{CO}_3^{2-}]}</math> 
:<math>\log \beta_2 = -2,5 I^2 -0,043 I + 16,07</math>

При <chem>I</chem>=0 и 25&nbsp;°C, pK-вредностите на константите на постепената дисоцијација се
:pK<sub>1</sub> = logβ<sub>2</sub> - logβ<sub>1</sub> = 6,77. 
:pK<sub>2</sub> = logβ<sub>1</sub> =  9,93.
Кога pH = pK, двата хемиски вида во меѓусебна рамнотежа имаат иста концентрација.

'''Напомена 1''': Постои разногласие во лиературата во врска со вредноста на pK<sub>a</sub>. Pines ''et al.'' дава „pK<sub>{{крат|пфп|просечен физички производ}}</sub>“ of 6,35, во склад со гореспоменатата вредност 6,77.<ref>{{наведено списание |last1=Pines |first1=Dina |last2=Ditkovich |first2=Julia |last3=Mukra |first3=Tzach |last4=Miller |first4=Yifat |last5=Kiefer |first5=Philip M. |last6=Daschakraborty |first6=Snehasis |last7=Hynes |first7=James T. |last8=Pines |first8=Ehud |title=How Acidic Is Carbonic Acid? |journal=J Phys Chem B 
|date=2016 |volume=120 |issue=9 |pages=2440–2451 |doi=10.1021/acs.jpcb.5b12428 |pmid=26862781|pmc=5747581}}</ref> Ја даваат и вредноста за „pK<sub>a</sub>“ како 3,49 и велат дека
:pK<sub>a</sub> = pK<sub>пфп</sub> − log K<sub>D</sub> ({{крат|рвн.|равенка}} 5)
where K<sub>D</sub>=[CO<sub>2</sub>]/[H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>]. (рвн. 3)
Ситуацијата настанува поради начинот на именување и дефинирање на константите на дисоцијација, што е јасно кажано во трудот на Pines, но не во извадокот.

'''Напомена 2''': Бројното означување на константите на <u>дисоцијација</u> е обратно од означувањето на константите на <u>асоцијација</u>, па така pK<sub>2</sub> (дисоцијација)= log β<sub>1</sub> (асоцијација). Вредноста на постепената константа за рамнотежата
:<chem>HCO3- <=> CO3^{2-} {+ H+}</chem>
е дадена со
:pK<sub>1</sub>(дисоцијација)<sub>1</sub> = log β<sub>2</sub> − log β<sub>1</sub> (асоцијација)

===Во небиолошки раствори===

[[Хидрат|Хидрациската]] [[рамнотежна константа]] при 25&nbsp;°C се нарекува K<sub>h</sub>, која во случај на јаглеродната киселина е [H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>]/[CO<sub>2</sub>] ≈ 1,7×10<sup>−3</sup> во чиста вода,<ref name="HS">Housecroft and Sharpe, ''Inorganic Chemistry'', 2nd ed, Prentice-Pearson-Hall 2005, p. 368.</ref> а ≈ 1,2×10<sup>−3</sup> во [[морска вода]].<ref name=SB>{{наведено списание |last=Soli|first=A. L.|author2=R. H. Byrne |year=2002 |title=CO<sub>2</sub> system hydration and dehydration kinetics and the equilibrium CO<sub>2</sub>/H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> ratio in aqueous NaCl solution | journal=Marine Chemistry |volume=78 |issue= 2–3|pages=65–73 |doi= 10.1016/S0304-4203(02)00010-5}}</ref> Оттука, најголемиот дел од јаглерод диоксидот не се претвора во јаглеродна киселина, туку останува како молекули на CO<sub>2</sub>. Во отсуство на [[катализатор]], рамнотежата се постигнува прилично бавно. [[Брзинска константа на реакција|Брзинските константи на реакција]] се 0,039&nbsp;s<sup>−1</sup> за напредната и 23&nbsp;s<sup>−1</sup> за обратната реакција.

Во производството на пијалаци, [[сода-вода|газираната вода]] (сода-вода) се прави со растворање на јаглерод диоксид под мал притисок во вода. Тоа важи и за [[газиран пијалак|газираните пијалаци]].

Постојат значајни количества на молекулски H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub> во водни раствори под притисок од повеќе гигапаскали (десетици илјади атмосфери), што се случува во внатрешноста на планетите.<ref>{{наведено списание |last1=Wang |first1=Hongbo |last2=Zeuschner |first2=Janek |last3=Eremets |first3=Mikhail |last4=Troyan |first4=Ivan |last5=Williams |first5=Jonathon |title=Stable solid and aqueous H2CO3 from CO2 and H2O at high pressure and high temperature |journal= Scientific Reports|date=27 јануари 2016 |volume=6 |issue=1 |page=19902 |doi=10.1038/srep19902 |pmid=26813580 |pmc=4728613 |bibcode=2016NatSR...619902W |doi-access=free }}</ref><ref>{{наведено списание |last1=Stolte |first1=Nore |last2=Pan |first2=Ding |title=Large presence of carbonic acid in CO2-rich aqueous fluids under Earth's mantle conditions |journal= The Journal of Physical Chemistry Letters|date=4 јули 2019 |volume=10 |issue=17 |pages=5135–5141 |doi=10.1021/acs.jpclett.9b01919 |pmid=31411889 |arxiv=1907.01833 |s2cid=195791860 |url=https://arxiv.org/pdf/1907.01833.pdf |access-date=24 март 2021}}</ref> Во јадрата на големите ледени месечини како [[Ганимед (месечина)|Ганимед]], [[Калиста (месечина)|Калиста]] и [[Титан (месечина)|Титан]] кои содржат вода и јаглерод диоксид има притисок од 0,6–1,6&nbsp;[[гигапаскал|GPa]] при 100&nbsp;[[келвин|K]] и 0,75–1,75&nbsp;GPa при 300&nbsp;K. Чистата јаглеродна киселина е погуста, и затоа тоне под ледените слоеви и ги двои од карпестите јадра на овие месечини.<ref name="Saleh-Scirep">{{наведено списание|author1=G. Saleh|author2=A. R. Oganov|title=Novel Stable Compounds in the C-H-O Ternary System at High Pressure|journal=Scientific Reports|date=2016|doi=10.1038/srep32486|pmc=5007508|pmid=27580525|volume=6|page=32486|bibcode=2016NatSR...632486S}}</ref>

===Во биолошки раствори===
Кога ензимот [[јаглеродна анхидраза]] е исто така присутен во растворот, предност добива следнава реакција.<ref name="Lindskog_1997">{{наведено списание | vauthors = Lindskog S | title = Structure and mechanism of carbonic anhydrase | journal = Pharmacology & Therapeutics | volume = 74 | issue = 1 | pages = 1–20 | year = 1997 | pmid = 9336012 | doi = 10.1016/S0163-7258(96)00198-2 }}</ref> 
:<chem>HCO3^- {+} H^+ <=> CO2 {+} H2O </chem>
Кога количеството на создаден јаглерод диоксид ќе ја надмине растворливоста, тој се развива во гас и треба да се земе предвид трета рамнотежа 
:<chem>CO_2 (pac) <=> CO_2 (g)</chem>
Рамнотежната константа за оваа рекација е определена со [[Хенриев закон|Хенриевиот закон]]. Двете реакции можат да се здружат за рамнотежата  во раствор.
:<chem>HCO3^- {+} H^{+} <=> CO_2(pac)  {+} H2O</chem> : &nbsp;&nbsp; <chem>K_3 = \frac{[H^+][HCO_3^{-}]}{[CO_2(pac)] }</chem>

Кога ќе го примените Хенриевиот закон во пресметувањето на вредноста на членот во именителот треба да се внимава на димензионалноста.

Во [[физиологија]]та, јаглерод диоксидот што го испуштаат белите дробови може да се нарече ''испарлива киселина'' или ''дишна киселина''.

==Употреба на поимот јаглеродна киселина==
[[Податотека:Weak acid speciation.svg|мини|десно|180п|Видообразба за монопротичка киселина AH во зависност од pH.]]

Во строга смисла, поимот „јаглеродна киселина“ се однесува на [[хемиско соединение|хемиското соединение]] со формула <chem>H2CO3</chem>. Но сепак, во биохемиската литература растворениот јаглерод диоксид во вонклеточна течност се нарекува „јаглеродна киселина“ од историски причини.

Бидејќи pK<sub>a1</sub> има приближна вредност од 6,8, јаглеродната киселина во рамнотежа ќе биде речиси 50&nbsp;% дисоцирана во [[вонклеточна течност|вонклеточната течност]] ([[цитозол]]), која има pH од околу 7,2.

Реакцијата со која таа се добива
:HCO<sub>3</sub><sup>−</sup> + H<sup>+</sup> {{eqm}} CO<sub>2</sub> + H<sub>2</sub>O
е брза во биолошките системи. Јаглерод диоксидот може да се опише како ''анхидрид'' на јаглеродната киселина.

==Чиста јаглеродна киселина==
Јаглеродната киселина, H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, е прилично стабилна на амбиентна температира како гас. Во прируство на вода се разложува, образувајќи јаглерод диоксид и вода, што уште повеќе го забрзува разложувањето.<ref name=lo>{{наведено списание |last1=Loerting |first1=Thomas |last2=Tautermann |first2=Christofer |last3=Kroemer |first3=Romano T. |last4=Kohl |first4=Ingrid |last5=Hallbrucker |first5=Andreas |last6=Mayer |first6=Erwin |last7=Liedl |first7=Klaus R. |last8=Loerting |first8=Thomas |last9=Tautermann |first9=Christofer |last10=Kohl |first10=Ingrid |last11=Hallbrucker |first11=Andreas |last12=Erwin |first12=Mayer |last13=Liedl |first13=Klaus R. |title=On the Surprising Kinetic Stability of Carbonic Acid (H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>) |journal=  Angewandte Chemie International Edition|date=2000 |volume=39 |issue=5 |pages=891–894 |doi=10.1002/(SICI)1521-3773(20000303)39:5<891::AID-ANIE891>3.0.CO;2-E|pmid=10760883 }}</ref>

Чистата јаглеродна киселина се добива на два начина: протонско озрачување на чист цврст јаглерод диоксид или со реакција на [[хлороводород]] и [[калиум бикарбонат]] на 100 K во [[метанол]].

Добиена е високопритисочна [[деутериум|деутерирана]] верзија на јаглеродната киселина, D<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>, во хибридна стегната ќелија (руска легура/бакар-берилиум) при 1,85 GPa и се одликува со [[неутронско расејување]]. Молекулите, кои се рамнински, образуваат димери  поврзани со парови од [[водородна врска|водородни врски]]. Сите три врски C-O се речиси еднакво оддалечени на 1,34{{nbsp}}Å. Потипични растојанија на C-O и C=O се 1,43 и 1,23{{nbsp}} Å. Вообичаените должини на врските C-O му се припишуваат на делокализираното [[пи-врска|π-сврзување]] во молекулското средиште, покрај извонредно силние водородни врски, што се гледа од раздвоеноста на O---O од 2,13{{nbsp}}Å. Краткоста на оваа раздвоеност делумно е последица на 136° O-H-O, наметнати врз двојно водородно врзаните осумчлени прстени.<ref name=neutron>{{наведено списание |doi=10.3390/inorganics10090132|title=The Crystal Structure of Carbonic Acid|author=Sebastian Benz, Da Chen,, Andreas Möller, Michael Hofmann, David Schnieders, Richard Dronskowski|journal=Inorganics|year=2022|page=132|volume=10|issue=9 |doi-access=free }}</ref>  Подолгите растојанија на O---O се забележуваат во силни внатремолекулски водородни врски, како на пр. во [[дикарбоксилна киселина|дикарбоксилната киселина]], кои изнесуваат над 2,4{{nbsp}}Å. Јаглеродната киселина добиена при амбиентен притисок не покажува Брегови зашилувања во рендгенското скршување и затоа мора да се смета за аморфна.<ref name=wi>{{наведено списание |last1=Winkel |first1=Katrin |last2=Hage |first2=Wolfgang |last3=Loerting |first3=Thomas |last4=Price |first4=Sarah L. |last5=Mayer |first5=Erwin |title=Carbonic Acid: From Polyamorphism to Polymorphism |journal= Journal of the American Chemical Society |date=2007 |volume=129 |issue=45 |pages=13863–13871 |doi=10.1021/ja073594f |pmid=17944463 }}</ref>

== Наводи ==
{{наводи}}

== Надворешни врски ==
{{рвр|Carbonic acid}}
* [https://web.archive.org/web/20091018082042/http://www.chem.usu.edu/~sbialkow/Classes/3600/Overheads/Carbonate/CO2.html Како да ја пресметате концентрацијата на јаглеродна киселина во вода] {{en}}
* [https://www.britannica.com/science/carbonic-acid Јаглеродна киселина] — Енциклопедија Британика {{en}}
* [https://bigenc.ru/text/4215321 Јаглеродна киселина]{{Мртва_врска|date=May 2023 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }} — Голема руска енциклопедија {{ru}}

{{Соединенија на водородот}}
{{Јаглеродни оксиди}}
{{Неоргански соединенија на јаглеродот}}
{{Карбонати}}
{{Нормативна контрола}}

[[Категорија:Хидроксикиселини]]
[[Категорија:Карбонати]]
[[Категорија:Неоргански киселини]]
[[Категорија:Неоргански соединенија на јаглеродот]]
[[Категорија:Карбоксилни киселини]]