Kyselina uhličitá

Kyselina uhličitá je slabá, nestálá kyselina, existující jen ve formě svého málo koncentrovaného vodného roztoku. S kationty tvoří dva typy obvykle stabilních solí – uhličitany a hydrogenuhličitany.

Kyselina uhličitá
Strukturní vzorec
Obecné
Systematický název	kyselina uhličitá
Sumární vzorec	H2CO3
Identifikace
Registrační číslo CAS	463-79-6
Vlastnosti
Molární hmotnost	62,023 8 g/mol
Hustota	1,668 g/cm3
Disociační konstanta pKa	pK1: 6,35 pK2: 10,33
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Příprava

Připravuje se zaváděním oxidu uhličitého do vody, který se přitom z malé části slučuje s vodou na kyselinu uhličitou:

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃.

Tato reakce je vratná a její rovnováha se dá snadno ovlivnit teplotou (s rostoucí teplotou klesá tvorba kyseliny uhličité), nebo parciálním tlakem oxidu uhličitého nad roztokem (při otevření láhve s vodou sycenou oxidem uhličitým se kyselina rozkládá a plynný oxid uhličitý v bublinkách uniká). Poslední teoretické výpočty však ukázaly, že za absolutní nepřítomnosti molekul vody jsou samostatné molekuly H₂CO₃ velmi stabilní, s poločasem rozpadu přibližně 180 000 let.^[zdroj?]

Existence molekuly kyseliny uhličité v pevném stavu byla prokázána za nízkých teplot a vysokých tlaků (−100 °C, 20 000 atmosfér).^[1][2]

Výskyt

V přírodě je kyselina uhličitá stálou složkou dešťových srážek a přírodní vody všeobecně. Je příčinou vzniku přechodné tvrdosti vody tím, že rozpouští uhličitanové minerály obsahující vápník a hořčík; stejný mechanismus je i podstatou vzniku krasových útvarů ve vápencových horninách. Vyšší obsah oxidu uhličitého a tím i kyseliny uhličité mají některé minerální vody. V živočišných organismech je významným meziproduktem v procesech výměny oxidu uhličitého mezi buňkami a krví.

Kyselina uhličitá je velmi slabá dvojsytná kyselina, která se jen částečně disociuje do prvního a ještě méně do druhého stupně:

H₂CO₃ ⇌ H⁺ + HCO₃^– ⇌ 2H⁺ + CO₃²⁻

Tvoří dva typy solí uhličitany a hydrogenuhličitany (starší název kyselé uhličitany). Stálé hydrogenuhličitany tvoří pouze alkalické kovy a amoniak^[zdroj?]. Hydrogenuhličitany kovů alkalických zemin existují jen ve vodných roztocích a jsou podstatou přechodné tvrdosti vody; zahřátím roztoku k bodu varu se rozkládají, např.:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃ + H₂O + CO₂.

Všechny uhličitany jsou iontové sloučeniny.

Mezi významné uhličitany a hydrogenuhličitany patří zejména:

• uhličitan sodný (bezvodá soda, Na₂CO₃);
• uhličitan sodný, dekahydrát (soda, Na₂CO₃ · 10H₂O);
• hydrogenuhličitan sodný (jedlá soda, NaHCO₃)
• uhličitan draselný (potaš, K₂CO₃);
• uhličitan amonný (cukrářské kvasnice, (NH₄)₂CO₃);
• hydrogenuhličitan amonný (NH₄HCO₃).

Některé uhličitany jsou také známé minerály:

• uhličitan vápenatý (kalcit, jako hornina vápenec a mramor, CaCO₃);
• uhličitan hořečnatý (magnezit, MgCO₃);
• uhličitan hořečnatovápenatý (dolomit, CaMg(CO₃)₂);
• uhličitan zinečnatý (smithsonit, ZnCO₃);
• uhličitan-dihydroxid diměďnatý (malachit, CuCO₃ · Cu(OH)₂);
• diuhličitan-dihydroxid triměďnatý (azurit, 2CuCO₃ · Cu(OH)₂);
• uhličitan železnatý (siderit čili ocelek, FeCO₃).

Použití

Roztok oxidu uhličitého a kyseliny uhličité ve vodě je pod názvy sodová voda, sodovka nebo sifon podstatou součástí perlivých nápojů v potravinářství. Podzemní voda s obsahem nejméně 1 g rozpuštěného oxidu uhličitého v 1 litru je uhličitá minerální voda, tj. kyselka.