炭酸（H 2 CO 3）の性質、用途および重要性



の 炭酸, 以前は空気酸または空気酸と呼ばれていた、それは炭素の唯一の無機酸であり、式H2CO3を持っています.

炭酸の塩は、重炭酸塩（または炭酸水素塩）および炭酸塩と呼ばれます（Human Metabolome Database、2017）。その構造を図1に示します（EMBL-EBI、2016）。.

炭酸は二酸化炭素と水によって形成されると言われています。炭酸は、塩（炭酸塩）、酸塩（炭酸水素塩）、アミン（カルバミン酸）、酸塩化物（塩化カルボニル）を通してのみ発生します（MeSH、1991）。.

化合物は、その分解生成物である二酸化炭素と水が酸よりもはるかに安定しているため、純粋または固体の液体として単離することはできません（Royal Society of Chemistry、2015）。.

炭酸は人体に見られ、血液中に存在するCO2は水と結合して炭酸を形成し、それはその後肺からガスとして吐き出されます.

石灰岩を溶かすことができる岩石や洞窟でも見られます。 Ｈ ２ ＣＯ ３は、石炭、隕石、火山、酸性雨、地下水、海洋および植物中にも見いだすことができる（炭酸処方、Ｓ．Ｆ。）。.

索引

  • 1炭酸および炭酸塩
  • 2「仮説」の二酸化炭素と水の酸
  • 3物理的および化学的性質
  • 4つの用途
  • 5重要性
  • 6参考文献

炭酸および炭酸塩

無水物である二酸化炭素（CO2）が水に溶けると、炭酸が少量生成されます。.

CO2 + H2O→H2CO3

主な種は単に水和したCO2分子です。炭酸は、そこから二系列の塩、すなわち、ＨＣＯ ３ - を含む炭酸水素塩または重炭酸塩、およびＣＯ ３２を含む炭酸塩を形成することができる二塩基酸であると考えることができる。-.

H 2 CO 3 + H 2 O→H 3 O + + HCO 3 -

HCO 3 - + H 2 O→H 3 O + + CO 32 -

しかしながら、炭酸の酸 - 塩基挙動は、関与する反応のいくつかの異なる速度、ならびにそれが系のｐＨに依存することに依存する。たとえば、8未満のpHでは、主な反応とその相対速度は次のようになります。

  • CO2 + H2O→H2CO3（遅い）
  • H2CO3 + OH-→HCO3- + H2O（速い）

pH 10以上では、以下の反応が重要です。

  • CO2 + OH-→HCO3-（遅い）
  • HCO 3 - + OH - CO 3 - + H 2 O（速い）

8〜10のpH値の間では、上記のすべての平衡反応が有意です（Zumdahl、2008年）。.

「仮説」の二酸化炭素と水の酸

比較的最近まで、科学者たちは炭酸は安定な分子としては存在しないと確信していました.

Angewandte Chemie誌の中で、ドイツの研究者らは、気相炭酸とそのモノメチルエステルの分光学的キャラクタリゼーションを可能にする気相炭酸の簡単な熱分解法を紹介しました（Angewandte Chemie International Edition、2014）.

炭酸がプロトンと重炭酸アニオンの混合物になる前に水に溶けるとき、炭酸はほんの一瞬にしか存在しない.

しかし、その短寿命にもかかわらず、炭酸は地球の大気や地質、そして人体に持続的な影響を与えます。.

その短い寿命のために、炭酸の詳細な化学は謎に包まれてきた。 Berkeley Lab。やカリフォルニア大学バークレー校などの研究者は、一連の独自の実験を通してこの問題を解決する手助けをしています。.

彼らの最新の研究で、彼らは炭酸ガスと炭酸水素塩を生成するプロトン移動化学を開始するためにどのように気体の二酸化炭素分子が水によって溶媒和されるかを示しました（Yarris、2015）.

1991年にNASAのゴダード宇宙飛行センター（アメリカ）の科学者たちはH2CO3の固体サンプルを作ることに成功した。彼らは、水と二酸化炭素の凍結混合物を高エネルギー陽子線にさらし、次にそれを加熱して余分な水を除去することによってこれを行いました。.

残った炭酸は赤外分光法によって特徴付けられた。炭酸がH 2 O + CO 2の固体混合物の照射によって、またはドライアイスのみの照射によってさえも調製されたという事実.

これはH2CO3が宇宙線と同様にH2OとCO2アイスクリームが見つかる宇宙または火星で見つかるかもしれないという提案につながりました（Khanna、1991）。.

物理的および化学的性質

炭酸は水溶液中にのみ存在します。純粋な化合物を単離することは不可能であった。この解決策は、水性媒体から逃げるガス状二酸化炭素の発泡性を有するので容易に認識される。.

それは６２，０２４ｇ ／ ｍｏｌの分子量および１，６６８ｇ ／ ｍｌの密度を有する。炭酸は弱くて不安定な酸で、pKaが3.6の水素イオン（H +）と重炭酸イオン（HCO 3 - ）に一部解離します。.

二塩基酸であるので、それは２種類の塩、炭酸塩および重炭酸塩を形成することができる。塩基を過剰の炭酸に添加すると重炭酸塩が得られ、一方過剰の塩基を炭酸に添加すると炭酸塩が得られる（National Center for Biotechnology Information。、2017）。.

炭酸は有毒または危険とは見なされず、人体に存在します。しかし、高濃度にさらされると、目や気道を刺激する可能性があります。.

用途

のMichelle McGuireによると 栄養科学、そして炭酸は発酵食品に含まれています。.

食品中に発生する気泡は、通常、炭酸の二酸化炭素であり、食品が発酵しているという兆候です。一般的に摂取される発酵食品の例は、しょうゆ、みそ汁、ザワークラウト、韓国のキムチ、テンペ、ケフィア、ヨーグルトです。.

発酵した穀物や野菜には、腸内の潜在的に病原性の微生物を防ぎ、ビタミンB-12とKの生産を向上させることができる有益なバクテリアも含まれています。.

炭酸、二酸化炭素溶液または炭酸二水素は水の炭酸化の過程で形成される。それは、食品科学技術辞典に示されているように、ソフトドリンクとソフトドリンクの発泡性の面を担当しています。.

炭酸はソーダの高い酸性度に寄与するが、精製された糖とリン酸の含有量が前記酸性度の主な原因である（DUBOIS、2016）.

炭酸は、医薬品、化粧品、化学肥料、食品加工、麻酔薬など、他の多くの分野でも使用されています。.

意義

炭酸は、大気中に広がっている二酸化炭素が水と接触すると形成されるため、海、海、湖、川、雨の水中によく見られます。.

少量でも氷河の氷の中に存在しています。炭酸は非常に弱い酸です。.

大気中の二酸化炭素の増加は、より多くの二酸化炭素を海洋で発生させる原因となっており、そしてこれは、過去100年間の海洋の酸性度のわずかな増加の一因となっています。.

細胞代謝の老廃物である二酸化炭素は、組織中に比較的高濃度で見られます。それは血液中に拡散し、呼気で除去されるために肺に運ばれます.

二酸化炭素は酸素よりはるかに溶けやすく、赤血球に容易に拡散します。水と反応して炭酸を生成します。炭酸のアルカリ性のpHでは主に重炭酸塩として見えます（Robert S. Schwartz、2016）.

二酸化炭素は、その局所的な分圧が組織を通って流れる血液中のその分圧よりも大きいので、血液および組織に入る。二酸化炭素が血液に入ると、水と結合して炭酸を形成し、それが水素イオン（H +）と重炭酸イオン（HCO 3 - ）に解離します。.

二酸化炭素から炭酸への自然な変換は比較的遅いプロセスである。しかしながら、赤血球内に存在するタンパク質酵素である炭酸脱水酵素は、ほんの数分の一秒でそれが達成されるのに十分に速くこの反応を触媒する。.

CO2 + H2O→H2CO3

この酵素は赤血球の中にのみ存在するため、重炭酸塩は血漿中よりも赤血球内にはるかに多く蓄積します。.

重炭酸塩として二酸化炭素を輸送する血液の能力は、塩化物イオンと交換して重炭酸イオンを細胞から血漿中に同時に移動させる赤血球の膜内のイオン輸送システムによって高められる。.

塩化物交換として知られるこれら２つのイオンの同時交換は、血漿または赤血球の電荷を変えることなく血漿を重炭酸塩貯蔵部位として使用することを可能にする。.

血液中の総二酸化炭素含有量のわずか26％が赤血球内の重炭酸塩として存在し、62％は血漿中の重炭酸塩として存在します。ただし、ほとんどの重炭酸イオンは最初にセル内で生成され、次にプラズマに輸送されます。.

血液が肺に到達すると、逆の順序の反応が起こり、二酸化炭素の分圧は血液中よりも低くなります。炭酸脱水酵素によって触媒される反応は肺で逆転し、そこで重炭酸塩を再びCO2に変換してその放出を可能にする（Neil S. Cherniack、2015）.

参考文献

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