Anglies rūgštis (H2CO3), savybės, panaudojimas ir svarba



The anglies rūgštis, anksčiau vadinama oro rūgštimi arba oro rūgštimi, tai yra vienintelė neorganinė anglies rūgštis, turinti formulę H2CO3.

Anglies rūgščių druskos vadinamos bikarbonatais (arba vandenilio karbonatais) ir karbonatais (Human Metabolome Database, 2017). Jo struktūra pateikta 1 paveiksle (EMBL-EBI, 2016).

Sakoma, kad anglies rūgštį sudaro anglies dioksidas ir vanduo. Anglies rūgštis atsiranda tik dėl druskų (karbonatų), rūgščių druskų (vandenilio karbonatų), aminų (karbamo rūgšties) ir rūgščių chloridų (karbonilo chlorido) (MeSH, 1991).

Junginys negali būti izoliuotas kaip grynas ar kietas skystis, nes jo skilimo produktai, anglies dioksidas ir vanduo yra daug stabilesni nei rūgštis (Royal Society of Chemistry, 2015).

Anglies rūgštis randama žmogaus organizme, o CO2, esantis kraujyje, jungiasi su vandeniu, kad susidarytų anglies rūgštis..

Jis taip pat randamas akmenyse ir urvuose, kur kalkakmeniai gali būti ištirpinti. H2CO3 taip pat gali būti anglies, meteoritų, ugnikalnių, rūgščių lietaus, požeminio vandens, vandenynų ir augalų (anglies rūgšties formulė, S.F.)..

Indeksas

  • 1 Anglies rūgšties ir karbonato druskos
  • 2 "Hipotetinis" anglies dioksidas ir vandens rūgštis
  • 3 Fizinės ir cheminės savybės
  • 4 Naudojimas
  • 5 Svarba
  • 6 Nuorodos

Anglies rūgšties ir karbonato druskos

Anglies rūgštis susidaro mažais kiekiais, kai jo anhidridas, anglies dioksidas (CO2) ištirpsta vandenyje.

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Pagrindinės rūšys yra tiesiog hidratuotos CO2 molekulės. Galima manyti, kad anglies rūgštis yra diprotinė rūgštis, iš kurios gali būti sudarytos dvi druskų serijos, ty vandenilio karbonatai arba bikarbonatai, turintys HCO3-, ir karbonatai, kurių sudėtyje yra CO32.-.

H2CO3 + H2O ⇌ H3O + + HCO3-

HCO3- + H2O ⇌ H3O + + CO32-

Tačiau anglies rūgšties elgesys rūgštyje priklauso nuo skirtingų tam tikrų reakcijų greičių, taip pat nuo jo priklausomybės nuo sistemos pH. Pavyzdžiui, esant žemesnei nei 8 pH, pagrindinės reakcijos ir jų santykinis greitis yra tokie:

  • CO2 + H2O ⇌ H2CO3 (lėtas)
  • H2CO3 + OH- CO HCO3- + H2O (greitai)

Virš pH 10 svarbios šios reakcijos:

  • CO2 + OH- CO HCO3- (lėtas)
  • HCO3- + OH- ⇌ CO32- + H2O (greitai)

Tarp pH 8 ir 10, visos aukščiau nurodytos pusiausvyros reakcijos yra reikšmingos (Zumdahl, 2008).

"Hipotetinis" anglies dioksidas ir vandens rūgštis

Visai neseniai mokslininkai buvo įsitikinę, kad anglies rūgštis neegzistuoja kaip stabili molekulė.

Žurnale „Angewandte Chemie“ vokiečių mokslininkai įdiegė paprastą pirolizinį metodą dujų fazės anglies rūgšties gamybai, leidžiančią spektroskopiškai apibūdinti dujų fazės anglies rūgštį ir jos monometilo esterį (Angewandte Chemie International Edition, 2014).

Anglies rūgštis egzistuoja tik mažai sekundės daliai, kai anglies dioksidas ištirpsta vandenyje, kol jis tampa protonų ir bikarbonato anijonų mišiniu.

Nepaisant trumpo gyvenimo, anglies rūgštis suteikia ilgalaikį poveikį Žemės atmosferai ir geologijai, taip pat žmogaus organizmui..

Dėl savo trumpo tarnavimo laiko išsami anglies rūgšties chemija paslėpta paslaptyje. Tokie mokslininkai, kaip Berkeley Lab, ir Kalifornijos universitetas (UC) Berkeley, padeda pašalinti šį šydą per unikalią eksperimentą.

Savo naujausiame tyrime jie parodė, kaip dujinės anglies dioksido molekulės yra solvuotos vandenyje, kad būtų pradėta protonų perdavimo chemija, gaminanti anglies rūgštį ir bikarbonatą (Yarris, 2015).

1991 m. NASA „Goddard Space Flight Center“ (JAV) mokslininkai sugebėjo atlikti kietus H2CO3 mėginius. Jie tai padarė atskirdami sušaldytą vandens ir anglies dioksido mišinį į didelės energijos protonų spinduliuotę, o po to jį šildydami, kad pašalintų perteklių..

Išlikusi anglies rūgštis pasižymėjo infraraudonųjų spindulių spektroskopija. Tai, kad anglies rūgštis buvo pagaminta apšvitinant kietą H2O + CO2 mišinį, arba net švitinant sausą ledą.

Tai leido daryti išvadas, kad H2CO3 galima rasti kosminėje erdvėje arba Marse, kur randami H2O ir CO2 ledai, taip pat kosminiai spinduliai (Khanna, 1991)..

Fizinės ir cheminės savybės

Anglies rūgštis yra tik vandeniniame tirpale. Grynojo junginio izoliuoti neįmanoma. Šis tirpalas yra lengvai atpažįstamas, nes jame yra dujinio anglies dioksido, kuris išsiskiria iš vandeninės terpės.

Jo molekulinė masė yra 62,024 g / mol ir tankis 1,668 g / ml. Anglies rūgštis yra silpna ir nestabili rūgštis, iš dalies vandenyje išskirianti vandenilio jonus (H +) ir bikarbonato jonus (HCO3-), kurių pKa yra 3,6.

Būdamas diprotinė rūgštis, jis gali sudaryti dviejų tipų druskas, karbonatus ir bikarbonatus. Bazės pridėjimas prie anglies rūgšties pertekliaus suteikia bikarbonato druskų, o pridėjus bazę į anglies rūgštį, gaunamos karbonato druskos (Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras, 2017)..

Anglies rūgštis nelaikoma toksiška ar pavojinga ir yra žmogaus organizme. Tačiau didelės koncentracijos poveikis gali dirginti akis ir kvėpavimo takus.

Naudojimas

Pasak Michelle McGuire Mitybos mokslai irAnglies rūgštis randama fermentuotuose maisto produktuose, susidarančiuose su bakterijomis, kurios maitina skilimo maistą.

Maisto gaminami dujos burbuliukai paprastai yra anglies rūgšties anglies dioksidas ir ženklas, kad maistas fermentuojasi. Dažniausiai nurijusių fermentuotų maisto produktų pavyzdžiai yra sojos padažas, miso sriuba, rauginti kopūstai, korėjiečių kimchi, tempeh, kefyras ir jogurtas.

Fermentuoti grūdai ir daržovės taip pat turi naudingų bakterijų, kurios gali kontroliuoti potencialiai patogeninius mikroorganizmus jūsų žarnyne ir pagerinti vitaminų B-12 ir K gamybą..

Vandenilio karbonizacijos metu susidaro anglies rūgštis, anglies dioksido tirpalas arba dihidrogeno karbonatas. Jis yra atsakingas už gaiviųjų gėrimų ir gaiviųjų gėrimų putojančius aspektus, kaip nurodyta Maisto mokslų ir technologijų žodynuose.

Anglies rūgštis prisideda prie didelio sodos rūgštingumo, tačiau rafinuoto cukraus ir fosforo rūgšties kiekis yra pagrindinis atsakingas už minėtą rūgštingumą (DUBOIS, 2016).

Anglies rūgštis taip pat naudojama daugelyje kitų sričių, pavyzdžiui, vaistų, kosmetikos, trąšų, maisto perdirbimo, anestetikų ir kt..

Reikšmė

Anglies rūgštis dažniausiai randama vandenynuose, vandenyse, ežeruose, upėse ir lietuose, nes ji susidaro, kai atmosferoje plačiai paplitęs anglies dioksidas liečiasi su vandeniu..

Jis yra net ledynuose, nors ir mažesniais kiekiais. Anglies rūgštis yra labai silpna rūgštis.

Dėl anglies dioksido padidėjimo atmosferoje vandenynuose susidaro daugiau anglies dioksido ir iš dalies yra atsakingas už nedidelį vandenynų rūgštingumo padidėjimą per pastaruosius šimtus metų..

Anglies dioksidas, ląstelių apykaitos atliekų produktas, randamas santykinai didelėje koncentracijoje audiniuose. Jis išsisklaido kraujyje ir patenka į plaučius, kad būtų pašalintas išnykęs oras.

Anglies dioksidas yra daug labiau tirpus nei deguonis ir lengvai išskiria raudonuosius kraujo kūnelius. Reaguoja su vandeniu, kad susidarytų anglies rūgštis, kuri, esant šarminiam kraujo pH, daugiausia pasireiškia kaip bikarbonatas (Robert S. Schwartz, 2016).

Anglies dioksidas patenka į kraują ir audinius, nes jo vietinis dalinis slėgis yra didesnis nei jo dalinis slėgis kraujyje, tekančiame per audinius. Kadangi anglies dioksidas patenka į kraują, jis sujungia su vandeniu ir sudaro anglies rūgštį, kuri išskiria vandenilio jonus (H +) ir bikarbonato jonus (HCO3-).

Natūralus anglies dioksido konversija į anglies rūgštį yra gana lėtas procesas. Tačiau anglies anhidrazė, baltymų fermentas, esantis raudonųjų kraujo kūnelių viduje, pakankamai greitai skatina šią reakciją, kad ji būtų pasiekta tik per sekundę..

CO2 + H2O ⇌ H2CO3

Kadangi fermentas yra tik raudonųjų kraujo kūnelių viduje, bikarbonatas per daug padidėja per raudonuosius kraujo kūnelius nei plazmoje..

Kraujo gebėjimą pernešti anglies dioksidą kaip bikarbonatą padidina jonų transporto sistema, esanti raudonųjų kraujo kūnelių membranoje, kuri tuo pačiu metu perneša bikarbonato joną iš ląstelės ir į plazmą mainais į chlorido joną..

Vienu metu keičiant šiuos du jonus, vadinamus chlorido mainais, plazma gali būti naudojama kaip bikarbonato saugykla, nekeičiant plazmos ar raudonųjų kraujo kūnelių elektros krūvio..

Raudonųjų kraujo kūnelių viduje yra tik 26 proc. Viso anglies dioksido kiekio kraujyje, o plazmoje - 62 proc. tačiau dauguma bikarbonato jonų pirmą kartą gaminami ląstelės viduje, po to transportuojami į plazmą.

Atvirkštinė reakcijų seka atsiranda, kai kraujas pasiekia plaučius, kai anglies dioksido dalinis slėgis yra mažesnis nei kraujyje. Karboninės anhidrazės katalizuojama reakcija plaučiuose yra atvirkščiai, kai bikarbonatas paverčiamas atgal į CO2 ir leidžia jį pašalinti (Neil S. Cherniack, 2015).

Nuorodos

  1. „Angewandte Chemie International Edition“. (2014 m. Rugsėjo 23 d.). Anglies rūgštis - ir dar egzistuoja! Gauta iš chemistryviews.org.
  2. Anglies rūgšties formulė. (S.F.). Atkurta iš softschools.com.
  3. DUBOIS, S. (2016 m. Sausio 11 d.). Anglies rūgštis maisto produktuose. Gauta iš livestrong.com.
  4. EMBL-EBI (2016 m. Sausio 27 d.). anglies rūgštis. Susigrąžinta iš ebi.ac.uk.
  5. Žmogaus metabolizmo duomenų bazė. (2017 m. Kovo 2 d.). Anglies rūgštis. Gauta iš hmdb.ca. 
  6. Khanna, M. M. (1991). Protonų apšvitinto H2O + CO2 ledo infraraudonųjų spindulių ir masių spektro tyrimai: anglies rūgšties įrodymai. Spectrochimica Acta A dalis: molekulinės spektroskopijos 47 tomas, 2 leidimas, 255-262. Gauta iš science.gsfc.nasa.gov.
  7. (1991). Anglies rūgštis. Gauta iš ncbi.nlm.nih.
  8. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras ... (2017 m. Kovo 11 d.). „PubChem Compound“ duomenų bazė; CID = 767. Gauta iš pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  9. Neil S. Cherniack, e. a. (2015 m. Kovo 20 d.). Žmogaus kvėpavimas Susigrąžinta iš britannica.com.
  10. Robert S. Schwartz, C. L. (2016 m. Balandžio 29 d.). Kraujas. Susigrąžinta iš britannica.com.
  11. Karališkoji chemijos draugija. (2015). Anglies rūgštis. Gauta iš: chemspider.com.
  12. Yarris, L. (2015 m. Birželio 16 d.). Anglies rūgšties slėpinių atskyrimas. Gauta iš: newscenter.lbl.gov.
  13. Zumdahl, S. S. (2008, rugpjūčio 15 d.). Oksirūgštis Gauta iš: britannica.com.