Acide carbonique

L’acide carbonique est un composé chimique de formule H₂CO₃. Il s'agit d'un acide faible dont les bases conjuguées sont les anions HCO₃⁻ (bicarbonate) et CO₃²⁻ (carbonate).

Acide carbonique
Structure de l'acide carbonique.
Identification
Nom UICPA	acide carbonique carbonate d'hydrogène
No CAS	463-79-6
No ECHA	100.133.015
No CE	610-295-3
PubChem	767
ChEBI	28976
SMILES	C(=O)(O)O PubChem, vue 3D
InChI	InChI : vue 3D InChI=1S/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4) InChIKey : BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N
Propriétés chimiques
Formule	CH2O3  [Isomères]H2CO3
Masse molaire[1]	62,024 8 ± 0,001 8 g/mol C 19,36 %, H 3,25 %, O 77,39 %,
pKa	3,6 et 10,32 (diacide) pKa1=6,37 en prenant comme réactif CO2 (aq)
Propriétés physiques
Solubilité	Sol. dans l'eau
Cristallographie
Classe cristalline ou groupe d’espace	P213[2]
Paramètres de maille	a = b = c = 8,600 Å α = β = γ = 90,00° Z = 2[2]
Volume	636,06 Å3[2]
Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire.
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Acidité

En solution aqueuse, l'acide carbonique est un diacide, c'est-à-dire qu'il peut se dissocier deux fois en libérant chaque fois un proton :

H₂CO_{3 (aq)} + H₂O_(l) ${\displaystyle \rightleftharpoons }$  HCO₃⁻_(aq) + H₃O⁺_(aq)     pK_a1 = 3,60^[3].

HCO₃⁻ _(aq) + H₂O_(l)  ${\displaystyle \rightleftharpoons }$  CO₃²⁻_(aq) + H₃O⁺_(aq)     pK_a2 = 10,32^[3].

L'acide carbonique se forme en particulier dans l'eau par solvatation du dioxyde de carbone^[4] :

CO_{2 (aq)} + H₂O_(l)  ${\displaystyle \rightleftharpoons }$  H₂CO_{3 (aq)}      pK_h = 2,77^[3].

mais ne prédomine jamais devant ce dernier, en effet, à l'équilibre^[3], à 25 °C, [H₂CO₃] / [CO₂] =K_h ≈ 1,70 × 10⁻³, . On utilise donc en général la réaction suivante pour caractériser la première acidité du dioxyde de carbone :

CO_{2 (aq)} + 2.H₂O_(l) ${\displaystyle \rightleftharpoons }$  HCO₃⁻_(aq) + H₃O⁺_(aq)     pK_a1' = 6,37^[3].

de constante K_a1' =K_a1.K_h avec, à l'équilibre, K_a1'=[H₃O⁺].[HCO₃^-] / [CO_{2 (aq)}]. Ainsi, la valeur pK_a1=6,37 couramment utilisée pour caractériser la première acidité de l'acide carbonique prend en fait en compte la solvatation du dioxyde de carbone^[5].

Rôle

Naturels

L'augmentation de la quantité de CO₂ dans l'atmosphère entraine une acidification des océans^[6] :

CO₂ + H₂O → H₂CO₃

L'acide carbonique est formé par hydratation du CO₂ dissout dans les océans.

Chez l'Homme, il est produit dans le sang grâce au CO₂ issu du cycle de Krebs. Ce CO₂ peut produire de l'acide carbonique décrit pour tamponer le sang, ou être directement éliminé par les poumons au cours de l'hématose.

Industrie alimentaire

L'acide carbonique est présent dans les boissons gazeuses. Dans l’eau, le CO₂ forme l’acide carbonique, qui picote la langue, renforce le goût et agit comme un bactéricide doux. Il active le passage des aliments de l’estomac vers l’intestin.^{[réf. nécessaire]}

Il a été utilisé pour la conservation de la viande.

Dérivés

L'acide carbonique compte de nombreux dérivés, exemples :

• acides carbamiques ;
• carbamides ou urées ;
• carbamates ou uréthanes ;
• phosgène.