Acido carbonico
Proprietà dell'acido carbonico
L'acido carbonico - noto anche con il nome IUPAC di acido triossocarbonico(IV) - è un acido ternario con formula chimica H2CO3.
Struttura dell'acido carbonico
L'acido puro, che non è isolabile (esiste solo in soluzione acquosa), ha la seguente struttura molecolare:
Equilibrio acido carbonico - anidride carbonica
L'acido carbonico è un acido diprotico che si forma in seguito a reazione dell'anidride carbonica (CO2) con acqua secondo la seguente equazione chimica:
CO2(g) + H2O(l) ⇄ H2CO3(aq)
Tale reazione è fortemente spostata a sinistra.
Tuttavia la piccola quantità di CO2 che si combina con l'acqua forma H2CO3 che si dissocia immediatamente negli ioni H+ e HCO3− secondo la seguente equazione:
H2CO3 ⇄ H+ + HCO3−
In una soluzione acquosa di CO2 esistono quindi due equilibri chimici simultanei riferiti entrambi all'acido carbonico che possiamo rappresentare nella forma seguente:
H2O + CO2 ⇄ H2CO3 ⇄ H+ + HCO3−
Poiché due specie in equilibrio con una stessa specie sono anche in equilibrio tra di loro, possiamo scrivere più semplicemente:
H2O + CO2 ⇄ H+ + HCO3−
Lo ione HCO3− può a sua volta dissociarsi in ione idrogeno H+ e ione carbonato CO32−:
HCO3− ⇄ H+ + CO32−
A riprova del fatto che l'acido carbonico non è un acido isolabile, consideriamo la reazione del carbonato di calcio CaCO3 con l'acido cloridrico.
Dalla reazione si sviluppa acido carbonico H2CO3 che immediatamente si decompone in acqua ed anidride carbonica:
CaCO3 + 2 HCl → 2 CaCl2 + CO2 + H2O
Acidità dell'acido carbonico
H2CO3 è un acido meno debole di quanto non appaia sperimentalmente.
Infatti, allorché CO2 si scioglie in acqua, l'equilibrio:
CO2(g) + H2O(l) ⇄ H2CO3(aq)
è spostato a sinistra e, a 25 °C, solo circa Io 0,3% della CO2 si combina con l'acqua.
Tenendo conto di questo fattore, risulta pertanto che l'acido carbonico è un acido più forte dell'acido acetico (Ka acido acetico = 1,8 · 10-5) ed ha una costante acida Ka = 1,4 · 10-4.
Esistono due serie di sali dell'acido carbonico:
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