Det kulsyre Det er en uorganisk forbindelse, selvom der er dem, der diskuterer, at den faktisk er organisk, hvis kemiske formel er HtoCO3. Det er derfor en diprotinsyre, der er i stand til at donere to H-ioner+ til det vandige medium til dannelse af to molekylære kationer H3ELLER+. Fra det stammer de velkendte bicarbonationer (HCO3-) og carbonat (CO3to-).
Denne ejendommelige syre, enkel, men samtidig involveret i systemer, hvor adskillige arter deltager i en væske-damp-ligevægt, er dannet af to grundlæggende uorganiske molekyler: vand og kuldioxid. Tilstedeværelsen af COto uopløst observeres, når der er en boblende i vandet, der stiger op mod overfladen.
Dette fænomen ses meget regelmæssigt i kulsyreholdige drikkevarer og kulsyreholdigt vand..
I tilfælde af kulsyreholdigt eller kulsyreholdigt vand (billedet ovenfor) er en sådan mængde CO blevet opløstto at dets damptryk er mere end det dobbelte af atmosfærisk tryk. Når den ikke er lukket, nedsætter forskellen i tryk inde i flasken og udvendigt opløseligheden af COto, så boblerne vises, der ender med at flygte fra væsken.
I mindre grad forekommer det samme i ethvert legeme af frisk vand eller saltvand: Når de opvarmes, frigiver de deres opløste CO-indhold.to.
COto Det er ikke kun opløst, men gennemgår transformationer i dets molekyle, der gør det til HtoCO3; en syre, der har for lidt levetid, men nok til at markere en målbar ændring i pH-værdien i det vandige opløsningsmiddelmedium og også generere et unikt carbonatbuffersystem.
Artikelindeks
Ovenfor har vi H-molekylettoCO3, repræsenteret med kugler og stænger. De røde kugler svarer til iltatomerne, den sorte til carbonatomet og den hvide til hydrogenatomerne.
Bemærk, at ud fra billedet kan du skrive en anden gyldig formel for denne syre: CO (OH)to, hvor CO bliver carbonylgruppen, C = O, bundet til to hydroxylgrupper, OH. Da der er to OH-grupper, der er i stand til at donere deres hydrogenatomer, forstås nu, hvor H-ionerne kommer fra+ frigivet til midten.
Bemærk også, at formlen CO (OH)to kan skrives som OHCOOH; det vil sige af RCOOH-typen, hvor R i dette tilfælde er en OH-gruppe.
Det er af denne grund ud over det faktum, at molekylet består af ilt-, brint- og kulstofatomer, alt for almindeligt inden for organisk kemi, at kulsyre af nogle betragtes som en organisk forbindelse. I afsnittet om syntese vil det imidlertid blive forklaret, hvorfor andre anser det for at være uorganisk og ikke-organisk..
Af H-molekylettoCO3 Det kan kommenteres, at dens geometri er et trigonal plan med kulstoffet placeret i midten af trekanten. I to af dets hjørner har den OH-grupper, som er hydrogenbindingsdonorer; og i den anden tilbageværende, et oxygenatom fra gruppen C = O, acceptor af hydrogenbindinger.
Således er HtoCO3 har en stærk tendens til at interagere med protiske eller iltede (og nitrogenholdige) opløsningsmidler.
Og tilfældigvis opfylder vand disse to egenskaber, og sådan er affiniteten af H.toCO3 for hende, der næsten straks giver hende en H+ og en hydrolyse-ligevægt begynder at blive etableret, der involverer HCO-arten3- og H3ELLER+.
Det er grunden til, at den blotte tilstedeværelse af vand nedbryder kulsyre og gør dets isolering som en ren forbindelse for kompliceret..
Går tilbage til H-molekylettoCO3, ikke kun er det fladt, i stand til hydrogenbinding, men det kan også udgøre cis-trans-isomerisme; Dette er, i billedet har vi cis-isomeren, hvor de to H peger i samme retning, mens de i trans-isomeren peger i modsatte retninger.
Cis-isomeren er den mere stabile af de to, og det er derfor, den er den eneste, der normalt er repræsenteret.
Et rent fast stof af HtoCO3 Den består af en krystallinsk struktur sammensat af lag eller ark af molekyler, der interagerer med laterale hydrogenbindinger. Dette kan forventes med molekylet HtoCO3 flad og trekantet. Når sublimeret, cykliske dimerer (HtoCO3)to, som er forbundet med to hydrogenbindinger C = O - OH.
H-krystallernes symmetritoCO3 har ikke været i stand til at definere i øjeblikket. Det blev anset for at krystallisere som to polymorfe: α-HtoCO3 og β- HtoCO3. Imidlertid α-HtoCO3, syntetiseret startende fra en blanding af CH3COOH-COto, det blev vist, at det faktisk var CH3OCOOH: en monomethylester af kulsyre.
Der blev nævnt, at HtoCO3 det er en diprotinsyre, så den kan donere to H-ioner+ til et medium, der accepterer dem. Når dette medium er vand, er ligningerne af dets dissociation eller hydrolyse:
HtoCO3(ac) + HtoO (l) <=> HCO3-(ac) + H3ELLER+(ac) (Ka1 = 2,5 × 10−4)
HCO3-(ac) + HtoO (l) <=> CO3to-(ac) + H3ELLER+(ac) (Kato = 4,69 × 10−11)
HCO3- er bicarbonat- eller hydrogencarbonatanionen, og CO3to- carbonatanionen. Også angivet er deres respektive ligevægtskonstanter, Ka1 og Kato. At være Kato fem millioner gange mindre end Ka1, dannelsen og koncentrationen af CO3to- de er foragtelige.
Selvom det er en diprotinsyre, er den anden H således+ det kan næppe frigøre det mærkbart. Imidlertid er tilstedeværelsen af COto opløst i store mængder er det nok at forsure mediet; i dette tilfælde vandet, sænker dets pH-værdier (under 7).
At tale om kulsyre er praktisk henvise til en vandig opløsning, hvor HCO-arten dominerer3- og H3ELLER+; det kan ikke isoleres ved hjælp af konventionelle metoder, da det mindste forsøg ville ændre ligevægten af CO-opløselighedto til dannelsen af bobler, der ville flygte fra vandet.
Kulsyre er en af de nemmeste forbindelser at syntetisere. Hvordan? Den enkleste metode er at boble luften, vi udånder, i et volumen vand ved hjælp af et sugerør eller halm. Fordi vi i det væsentlige udånder COto, Dette vil boble i vandet og opløse en lille brøkdel af det.
Når vi gør dette, opstår følgende reaktion:
COto(g) + HtoO (l) <=> HtoCO3(ac)
Men til gengæld skal COs opløselighed tages i betragtning.to i vand:
COto(g) <=> COto(ac)
Både COto ligesom HtoO er uorganiske molekyler, så HtoCO3 det er uorganisk set fra dette synspunkt.
Som et resultat har vi et system i ligevægt, der er stærkt afhængig af CO's partialtrykto, såvel som væskens temperatur.
For eksempel, hvis trykket på COto stigninger (i det tilfælde at vi blæser luften med mere kraft gennem halmen), dannes mere HtoCO3 og pH bliver surere; siden den første ligevægt skifter til højre.
På den anden side, hvis vi varmer opløsningen af HtoCO3, det vil mindske opløseligheden af COto i vand, fordi det er en gas, og ligevægten vil derefter skifte til venstre (der vil være mindre HtoCO3). Det vil være ens, hvis vi forsøger at anvende et vakuum: COto det vil undslippe såvel som vandmolekylerne, som vil skifte ligevægten til venstre igen.
Ovenstående giver os mulighed for at nå en konklusion: ud fra en løsning af HtoCO3 der er ingen måde at syntetisere denne syre som et rent faststof ved en konventionel metode. Det er imidlertid gjort siden 90'erne i sidste århundrede startende fra faste blandinger af COto og HtoELLER.
Til denne faste blanding COto-HtoEller ved 50% bombarderes det med protoner (en type kosmisk stråling), så ingen af de to komponenter vil slippe væk, og dannelsen af H opstårtoCO3. En blanding af CH er også blevet brugt til dette formål.3OH-COto (husk α-HtoCO3).
En anden metode er at gøre det samme, men at bruge tøris direkte, intet mere..
Af de tre metoder var NASA-forskere i stand til at nå en konklusion: ren kulsyre, fast eller gasformig, kan eksistere i de iskolde satellitter fra Jupiter, i Mars-gletschere og i kometer, hvor sådanne faste blandinger konstant bestråles af kosmiske stråler..
Kulsyre i sig selv er en ubrugelig forbindelse. Fra dets løsninger kan buffere baseret på HCO-parene imidlertid fremstilles.3-/ CO3to- eller HtoCO3/ HCO3-.
Takket være disse løsninger og virkningen af kulsyreanhydraseenzymet, der er til stede i røde blodlegemer, COto produceret i åndedræt kan transporteres i blodet til lungerne, hvor det endelig frigives til udånding uden for vores krop.
Boblen af COto det bruges til at give læskedrikke den behagelige og karakteristiske fornemmelse, som de efterlader i halsen, når de drikker dem.
Ligeledes tilstedeværelsen af HtoCO3 Det har geologisk betydning i dannelsen af kalkstenstalaktitter, da det langsomt opløses dem, indtil de stammer fra deres spidse finish..
Og på den anden side kan dets løsninger bruges til at fremstille nogle metalliske bicarbonater; skønt det er mere rentabelt og lettere at anvende et bicarbonatsalt (NaHCO3, for eksempel).
Kulsyre har en så lav levetid under normale forhold (de estimerer omkring 300 nanosekunder), at den praktisk talt er uskadelig for miljøet og de levende væsener. Som tidligere nævnt indebærer dette imidlertid ikke, at det ikke kan generere en bekymrende ændring i pH i havvand, der påvirker havfaunaen..
På den anden side findes den virkelige ”risiko” i indtagelsen af kulsyreholdigt vand, da mængden af COto opløst i dem er meget højere end i normalt vand. Imidlertid er der igen og igen ingen undersøgelser, der har vist, at drikke kulsyreholdigt vand udgør en livstruende risiko; hvis de endda anbefaler det til hurtig og bekæmpelse af fordøjelsesbesvær.
Den eneste negative effekt, der observeres hos dem, der drikker dette vand, er følelsen af fylde, da deres maver fyldes med gasser. Uden for dette (for ikke at nævne sodavand, da de består af meget mere end bare kulsyre), kan det siges, at denne forbindelse slet ikke er giftig.
Endnu ingen kommentarer