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碳酸(分子式:H₂CO₃)是二氧化碳的水溶液,对于我们来讲非常熟悉。其结构是:
碳酸(H₂CO₃)是一种二元弱酸,电离常数都很小。但也有认为其为中强酸,因为根据无机酸酸性强弱判断式(OH)nOm可判断其酸性与磷酸相似。在常温、常压下,二氧化碳饱和溶液的浓度约为0.033mol/L,pH为5.6,PKa=6.37。
H₂CO₃(pKa1=6.38,pKa2=10.33,P代表取负常用对数。)饱和碳酸溶液(纯CO₂,压力为1 atm)的pH约为4,而在自然条件下CO₂含量是0.03%,溶解达到饱和时pH=5.6。这也是为什么定义酸雨为pH小于5.6的雨水的原因。要使pH达到 3.7,可以通过降温,加压(实际是提高CO₂浓度)来实现。目前已经制备出纯碳酸晶体。纯的碳酸以C(OH)4存在是个不稳定的晶体,遇水剧烈分解。
碳酸是一种二元酸,其电离分为两步:
H₂CO₃ ⇌ HCO₃-+ H+ Ka1 = 4.2×10-7mol/L; pKa1 = 6.38(25 °C)
HCO3-⇌ CO₃2-+ H+ Ka2 = 5.61×10-11mol/L; pKa2 = 10.25 (25 °C)
需要注意的是,以上所述值并不适用于实际估算碳酸的酸性,因为单个碳酸分子的酸性比醋酸和甲酸都要强。实际上,碳酸分子只出现在二氧化碳和水的动态平衡中,其浓度比二氧化碳低得多,故酸度实际上较低。
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