Вугільна кислота: що нам про неї відомо?

Чим більше людина дізнається про навколишній його світі, тим більше усвідомлює обмеженість і недосконалість своїх знань. Візьмемо, наприклад, газовану воду. Як відомо, даний напій відрізняється від інших тим, що в ньому міститься в невеликих дозах вугільна кислота, яка відразу ж починає розпадатися, як тільки ми відкрутимо пробку на пляшці. Тому у нас не викликає сумнівів твердження в підручнику хімії про те, що дана речовина є вкрай нестійким. У газовій фазі воно дуже швидко перетворюється в суміш звичайної води і звичного вуглекислого газу. Однак, як показали останні дослідження, з цим цілком можна посперечатися. Але спочатку давайте згадаємо, що представляє собою дана речовина.

Що таке вугільна кислота?

Формула цієї хімічної сполуки виглядає досить просто: Н₂СО₃. Наявність двох атомів водню вказує на те, що ця кислота є двоосновний, а її нестійкість говорить про її слабкість. Як відомо, у воді відбувається дисоціація кислот, і розглядається з`єднання не підпадає під виключення. Втім, тут є одна особливість: через наявність двох підстав даний процес відбувається в два етапи:

H₂СО₃ harr- Н⁺ + НСО₃^-,

НСО₃- harr- Н⁺ + З3².

При взаємодії з сильною основою вугільна кислота утворює нормальні або кислі карбонати. Останні відрізняються тим, що у них заміщується не два, а всього лише один атом водню. Яскравим прикладом нормального карбонату є пральна сода (Na₂CO³), А роль зразка гідрокарбонату може грати харчова сода (NaHCO³).

Що вдалося виявити вченим?

При протонировании безводного бікарбонату калію (КНСО₃) При температурі -110^oC водень вибиває атом К. У результаті виходить дуже чиста вугільна кислота. Пізніше було знайдено ще більш легкий спосіб - нагрівання у вакуумі NH₄HCO³. В результаті такого розкладу бікарбонату амонію виділяється амоній і формується безводна вугільна кислота. Остання виявляє дивовижну стабільність при сублімації у вакуумі. Коли вчені почали досліджувати цей феномен, виявилося, що причина криється в значенні енергетичного бар`єру. Для безводного з`єднання Н₂СО³ він становить 44 ккал / моль, а коли є вода, його величина виявляється майже в два рази нижче - 24 ккал / моль. Так що при відповідних умовах вугільна кислота цілком може перебувати у вільному вигляді. Втім, дане відкриття цікаве не тільки з точки зору теорії хімії. Його практична цінність в тому, що воно дозволило по-новому вивчити процес дихання. Тепер вчені вважають, що формування в живому організмі вугільної кислоти прискорюється за допомогою особливого ферменту, і якраз це і дозволяє швидко видаляти вуглекислий газ з клітин спочатку в кров, а потім в легені. Даним відкриттям також не забули скористатися астрономи: вільний стан вуглекислоти дозволило їм провести її спектральний аналіз, і тепер це з`єднання можна буде ідентифікувати в атмосфері оточуючих нас планет. Все це наводить на думку про те, що в світі ще повно різних таємниць і секретів. Схоже, сучасні підручники не раз доведеться переписувати, уточнюючи старі і відкриваючи нові знання.