Struktur Asam Karbonat (H2CO3), Sifat, Sintesis, Penggunaan

Dia asam karbonat Ini adalah senyawa anorganik, meskipun ada orang yang berdebat bahwa itu sebenarnya organik, yang formulanya kimianya h₂BERSAMA₃. Oleh karena itu adalah asam diprotik, mampu menyumbangkan dua ion H⁺ ke lingkungan berair untuk menghasilkan dua kation molekul h₃SALAH SATU⁺. Darinya ion bikarbonat yang terkenal muncul (HCO₃^-) dan karbonat (CO₃^2-).

Asam aneh ini, sederhana, tetapi pada saat yang sama terlibat dalam sistem di mana banyak spesies berpartisipasi dalam keseimbangan uap cair, dibentuk dari dua molekul anorganik mendasar: air dan karbon dioksida. Kehadiran CO₂ Unwound selalu diamati bahwa ada gelembung di dalam air, naik ke permukaan.

Gelas dengan air gasifikasi, salah satu minuman paling umum yang mengandung asam karbonat. Sumber: Pxhere.

Fenomena ini secara teratur terlihat dalam minuman ringan dan air berkarbonasi.

Dalam kasus air berkarbonasi atau gasifikasi (gambar superior), jumlah tersebut telah dibubarkan₂ bahwa tekanan uap Anda lebih dari tekanan atmosfer ganda. Dengan mengungkapnya, perbedaan tekanan di dalam botol dan eksterior mengurangi kelarutan CO₂, Jadi gelembung yang akhirnya keluar dari cairan muncul.

Pada tingkat yang lebih rendah hal yang sama terjadi dalam massa air segar atau salin: ketika mereka memanaskannya, mereka akan melepaskan kandungan CO yang terlarut₂.

Namun, CO₂ Itu tidak hanya dibubarkan, tetapi menderita transformasi dalam molekulnya yang membuatnya h₂BERSAMA₃; Asam yang memiliki kehidupan yang sangat kecil, tetapi cukup untuk menandai perubahan pH dari lingkungan pelarut airnya, dan juga menghasilkan sistem penyangga karbonat yang unik.

[TOC]

Struktur

Molekul

Molekul asam karbonat diwakili dengan model bola dan batang. Sumber: Jynto dan Ben Mills via Wikipedia.

KAMI MEMILIKI MOLEKUL H₂BERSAMA₃, diwakili dengan bola dan batang. Bola merah sesuai dengan atom oksigen, atom hitam hingga karbon, dan atom hidrogen putih.

Perhatikan bahwa mulai dari gambar Anda dapat menulis formula lain yang valid untuk asam ini: CO (OH)₂, di mana co menjadi kelompok karbonil, c = o, terhubung ke dua kelompok hidroksil, oh. Ketika ada dua kelompok OH, mampu menyumbangkan atom hidrogen mereka, sekarang dipahami dari mana ion H berasal⁺ dirilis di tengah.

Struktur molekul asam karbonat.

Perhatikan bahwa Formula Co (OH)₂ Itu bisa ditulis sebagai ohcooh; yaitu, dari tipe rcooh, di mana r menjadi dalam hal ini kelompok OH.

Karena alasan inilah, selain fakta bahwa molekul terdiri dari atom oksigen, hidrogen dan karbon, terlalu umum dalam kimia organik, bahwa asam karbonat dianggap oleh beberapa orang sebagai senyawa organik. Namun, di bagian sintesisnya akan dijelaskan mengapa orang lain menganggapnya sebagai sifat anorganik dan non -organik.

Dapat melayani Anda: dihydroxyacetone: struktur, properti, memperoleh, penggunaan

Interaksi molekuler

Dari molekul h₂BERSAMA₃ Dapat dikomentari bahwa geometrinya adalah trigonal flat, dengan karbon yang terletak di tengah segitiga. Dalam dua simpulnya memiliki kelompok OH, yang merupakan donor jembatan hidrogen; Dan di yang lain yang tersisa, atom oksigen dari kelompok C = O, akseptor jembatan hidrogen.

Jadi, h₂BERSAMA₃ Ini memiliki kecenderungan kuat untuk berinteraksi dengan protik atau pelarut teroksigenasi (dan juga nitrogen).

Dan secara kebetulan, air memenuhi dua karakteristik ini, dan afinitas h adalah seperti itu₂BERSAMA₃ baginya yang segera memberinya h⁺ Dan keseimbangan hidrolisis yang melibatkan spesies HCO mulai didirikan₃^- dan H₃SALAH SATU⁺.

Itulah sebabnya keberadaan air hanya membusuk asam karbonat dan menjadikan isolasi sebagai senyawa murni terlalu rumit.

Asam karbonat murni

Kembali ke molekul H₂BERSAMA₃, Tidak hanya datar, mampu membangun jembatan hidrogen, tetapi juga dapat menghadirkan cis-trans isomeía; Ini adalah, dalam gambar kita memiliki isomer cis, dengan dua jam menunjuk ke arah yang sama, sedangkan di isomer trans mereka akan menunjuk ke arah yang berlawanan.

Isomer cis adalah yang paling stabil dari keduanya, dan itulah sebabnya itu adalah satu -satunya yang biasanya diwakili.

Padatan murni dari h₂BERSAMA₃ Ini terdiri dari struktur kristal yang terdiri dari lapisan atau molekul daun yang berinteraksi dengan jembatan hidrogen samping. Ini diharapkan, menjadi molekul h₂BERSAMA₃ Datar dan segitiga. Saat sublimal, senja siklik muncul (h₂BERSAMA₃)₂, yang bergabung dengan dua jembatan hidrogen c = o - oh.

Simetri SDM₂BERSAMA₃ Itu belum dapat ditentukan oleh momen. Itu dianggap mengkristal sebagai dua polimorf: α-h₂BERSAMA₃ dan β- H₂BERSAMA₃. Namun, α-H₂BERSAMA₃, disintesis berdasarkan campuran cho₃Cooh-co₂, Itu ditunjukkan bahwa itu sebenarnya cho₃OROH: Ster Asam Karbonat Monometri.

Properti

Disebutkan bahwa h₂BERSAMA₃ Ini adalah asam diprotik, jadi Anda dapat menyumbangkan dua ion H⁺ ke media yang menerimanya. Ketika media ini adalah air, persamaan disosiasi atau hidrolisisnya adalah:

H₂BERSAMA₃(Ac) + h₂Atau (l) hco₃^-(Ac) + h₃SALAH SATU⁺(AC) (ka₁ = 2.5 × 10⁻⁴)

HCO₃^-(Ac) + h₂Atau (l) co₃^2-(Ac) + h₃SALAH SATU⁺(AC) (ka₂ = 4.69 × 10⁻¹¹)

HCO₃^- Itu adalah anion bikarbonat atau hidrogenokarbonat, dan CO₃^2- Anion karbonat. Mereka juga menunjukkan konstanta keseimbangan masing -masing, ka₁ dan ka₂. Menjadi ka₂ lima juta kali lebih kecil dari KA₁, Pembentukan dan konsentrasi CO₃^2- Mereka tercela.

Jadi, bahkan jika itu adalah asam diprotik, yang kedua H⁺ Anda hampir tidak bisa merilisnya. Namun, kehadiran CO₂ Dilarahkan dalam jumlah besar cukup untuk mengasamkan medium; Dalam hal ini, air, menurunkan nilai pH (di bawah 7).

Dapat melayani Anda: Fusion

Berbicara tentang asam karbonik praktis mengacu pada larutan berair di mana spesies HCO mendominasi₃^- dan H₃SALAH SATU⁺; Itu tidak dapat diisolasi dengan metode konvensional, karena upaya paling sedikit akan menggantikan keseimbangan kelarutan CO₂ ke pembentukan gelembung yang akan keluar dari air.

Perpaduan

Pembubaran

Asam karbonat adalah salah satu senyawa termudah untuk disintesis. Sebagai? Metode paling sederhana adalah menggelembung, dengan bantuan sedotan atau sorbet, udara yang kita napas di dalam volume air. Karena kita menghembuskan napas pada intinya co₂, Gelembung ini di dalam air, melarutkan sebagian kecil.

Ketika kita melakukan ini, reaksi berikut terjadi:

BERSAMA₂(g) + h₂Atau (l) h₂BERSAMA₃(AC)

Namun pada gilirannya, kelarutan CO harus dipertimbangkan₂ di air:

BERSAMA₂(g) CO₂(AC)

Keduanya co₂ seperti h₂Atau molekul anorganik, jadi h₂BERSAMA₃ Itu anorganik sejak saat ini terlihat.

Keseimbangan uap cair

Akibatnya kami memiliki sistem dalam keseimbangan yang sangat tergantung pada tekanan parsial CO₂, serta suhu cair.

Misalnya, jika tekanan CO₂ Itu meningkat (dalam hal kami meniup udara dengan lebih banyak kekuatan melalui sorbet), lebih banyak H akan terbentuk₂BERSAMA₃ dan pH akan menjadi lebih asam; Sejak, keseimbangan pertama bergerak ke kanan.

Di sisi lain, jika kita memanaskan pembubaran h₂BERSAMA₃, Kelarutan CO akan berkurang₂ Di dalam air karena itu adalah gas, dan keseimbangan kemudian akan bergerak ke kiri (akan ada lebih sedikit h₂BERSAMA₃). Serupa adalah jika kita mencoba menerapkan kekosongan: co₂ Itu akan keluar serta molekul air, yang akan memindahkan keseimbangan ke kiri lagi.

Solid murni

Di atas memungkinkan untuk mencapai kesimpulan: dari solusi h₂BERSAMA₃ Tidak ada cara untuk mensintesis asam ini sebagai padatan murni melalui metode konvensional. Namun, itu telah dilakukan, sejak 90 -an abad terakhir, mulai dari campuran CO yang padat₂ dan H₂SALAH SATU.

Ke CO campuran padat ini₂-H₂Atau pada 50% dibombardir dengan proton (sejenis radiasi kosmik), sehingga tidak satu pun dari dua komponen yang akan keluar dan pembentukan h terjadi₂BERSAMA₃. Untuk tujuan ini, campuran CHO juga telah digunakan₃Oh-co₂ (Ingat α-H₂BERSAMA₃).

Metode lain adalah melakukan hal yang sama tetapi langsung menggunakan es kering, tidak lebih.

Dari tiga metode, para ilmuwan NASA dapat mencapai kesimpulan: asam karbonat murni, padat atau gas, dapat ada dalam es krim Jupiter, di gletser Mars, dan dalam komet, di mana campuran padat seperti itu terus -menerus diiradiasi untuk sinar kosmik kosmik.

Dapat melayani Anda: Pipet Volumetrik: Karakteristik, Penggunaan, Kalibrasi dan Kesalahan

Aplikasi

Asam karbonat itu sendiri adalah senyawa tanpa utilitas apa pun. Namun, dari solusinya, Anda dapat menyiapkan solusi redaman berdasarkan rekan HCO₃^-/BERSAMA₃^2- atau h₂BERSAMA₃/Hco₃^-.

Berkat solusi ini dan aksi enzim anhidrase karbonik, hadir dalam sel darah merah, CO₂ Diproduksi dalam pernapasan dapat diangkut dalam darah ke paru -paru, di mana akhirnya dilepaskan untuk dihembuskan di luar tubuh kita.

Bubjueo dari CO₂ Itu memanfaatkan minuman gaseing sensasi yang menyenangkan dan khas yang mereka tinggalkan di tenggorokan saat meminumnya.

Juga, kehadiran h₂BERSAMA₃ Ini memiliki kepentingan geologis dalam pembentukan stalaktit batu kapur, karena melarutkan mereka secara perlahan sampai mereka berasal dari hasil akhir yang runcing.

Dan di sisi lain, solusinya dapat digunakan untuk menyiapkan beberapa bikarbonat logam; Meskipun lebih menguntungkan dan mudah menggunakan garam bikarbonat (Nahco₃, Misalnya).

Risiko

Asam karbonat memiliki kehidupan yang sangat kecil dalam kondisi normal (mereka memperkirakan bahwa sekitar 300 nanodetik), yang praktis tidak berbahaya bagi lingkungan dan makhluk hidup. Namun, seperti yang dinyatakan sebelumnya, itu tidak menyiratkan bahwa itu tidak dapat menghasilkan perubahan yang mengkhawatirkan dalam pH air laut, yang mempengaruhi fauna laut.

Di sisi lain, "risiko" yang sebenarnya ada di asupan air yang diberi gasi, karena jumlah CO₂ Dilarahkan di dalamnya jauh lebih besar daripada di air normal. Namun, dan sekali lagi, tidak ada penelitian yang menunjukkan bahwa minum air yang dikembalikan merupakan risiko mematikan; Jika Anda bahkan merekomendasikannya untuk berpuasa dan memerangi gangguan pencernaan.

Satu -satunya efek negatif yang diamati pada mereka yang minum air ini adalah perasaan penuh, karena perut mereka diisi dengan gas. Dari ini (belum lagi minuman ringan, karena mereka terdiri dari lebih dari sekadar asam karbonat), dapat dikatakan bahwa senyawa ini tidak beracun sama sekali.

Referensi

1. Hari, r., & Underwood, a. (1989). Kimia analitik kuantitatif (ed kelima.). Pearson Prentice Hall.
2. Shiver & Atkins. (2008). Kimia anorganik. (Edisi keempat). MC Graw Hill.
3. Wikipedia. (2019). ASAM KARBONAT. Diperoleh dari: di.Wikipedia.org
4. Danielle Reid. (2019). Asam karbonat: Video Persamaan Formasi, Struktur & Kimia. Belajar. Pulih dari: belajar.com
5. Götz Bucher & Wolfram Sander. (2014). Mengklarifikasi struktur asam karbonat. Vol. 346, edisi 6209, pp. 544-545. Doi: 10.1126/Sains.1260117
6. Lynn Yarris. (22 Oktober 2014). Wawasan baru tentang asam karbonat dalam air. Berkeley Lab. Pulih dari: newscenter.lbl.Pemerintah
7. Claudia Hammond. (14 September 2015). Apakah air bersoda sangat buruk untukmu? Diperoleh dari: BBC.com
8. Jürgen Bernard. (2014). Asam karbonat padat dan gas. Institut Kimia Fisik.  Universitas Innsbruck.