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Propriedades, Usos e Importância do Ácido Carbônico (H2CO3)
O ácido carbônico, antigamente chamado ácido ar ou ácido aéreo, é o único ácido inorgânico do carbono e tem a fórmula H2CO3.
Os sais de ácidos carbônicos são chamados de bicarbonatos (ou carbonatos de hidrogênio) e carbonatos (Human Metabolome Database, 2017). Sua estrutura é apresentada na Figura 1 (EMBL-EBI, 2016).
Diz-se que o ácido carbônico é formado por dióxido de carbono e água. ácido carbónico ocorre apenas por via dos sais (carbonatos), os sais de ácidos (carbonatos de hidrogénio), aminas (ácido carbâmico) e os cloretos de ácidos (cloretos de carbonilo) (malha, 1991).
O composto não pode ser isolado na forma de um líquido puro ou sólido, como produtos de decomposição, dióxido de carbono e água, são mais estáveis do que o ácido (Royal Society of Chemistry, 2015).
O ácido carbônico é encontrado no corpo humano, o CO2 presente no sangue se combina com a água para formar ácido carbônico, que é então exalado como um gás pelos pulmões.
Também é encontrado em rochas e cavernas onde é possível dissolver os calcários. O H2CO3 também pode ser encontrado em carvão, meteoritos, vulcões, chuva ácida, águas subterrâneas, oceanos e plantas (Carbonic acid Formula, S.F.).
Índice
- 1 Ácido carbônico e sais de carbonato
- 2 dióxido de carbono "hipotético" e ácido da água
- 3 Propriedades Físico-Químicas
- 4 usos
- 5 Importância
- 6 referências
Ácido carbônico e sais de carbonato
O ácido carbônico é formado em pequenas quantidades quando seu anidrido, dióxido de carbono (CO2), se dissolve na água.
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
As espécies predominantes são simplesmente moléculas de CO2 hidratadas. Pode considerar-se que o ácido carbónico é um ácido diprótico que podem formar duas série de sais, ou seja, carbonatos de hidrogénio, ou bicarbonatos, contendo HCO3-, CO32- e carbonatos que contêm.
H2CO3 + H2O ⇌ H3O + + HCO3-
HCO3- + H2O ⇌ H3O + + CO32-
No entanto, o comportamento ácido-base do ácido carbônico depende das diferentes velocidades de algumas das reações envolvidas, bem como de sua dependência do pH do sistema. Por exemplo, em um pH menor que 8, as principais reações e sua velocidade relativa são as seguintes:
- CO2 + H2O ⇌ H2CO3 (lento)
- H2CO3 + OH- ⇌ HCO3- + H2O (rápido)
Acima de pH 10, as seguintes reações são importantes:
- CO2 + OH- ⇌ HCO3- (lento)
- HCO3- + OH- ⇌ CO32- + H2O (rápido)
Entre os valores de pH de 8 e 10, todas as reações de equilíbrio acima são significativas (Zumdahl, 2008).
Dióxido de carbono "hipotético" e ácido da água
Até há relativamente pouco tempo, os cientistas estavam convencidos de que o ácido carbônico não existia como uma molécula estável.
Em Angewandte Chemie, investigadores alemães introduziram um método pirolítico simples para a produção de fase de gás de ácido carbónico permitido caracterização espectroscópica de ácido carbónico em fase gasosa e éster de monometilo (Angewandte Chemie International Edition, 2014).
O ácido carbônico existe apenas por uma pequena fração de segundo quando o dióxido de carbono se dissolve na água antes de se tornar uma mistura de prótons e ânions de bicarbonato.
Apesar de sua curta vida, no entanto, o ácido carbônico confere um impacto duradouro na atmosfera e geologia da Terra, assim como no corpo humano.
Devido à sua curta duração, a química detalhada do ácido carbônico foi encoberta pelo mistério. Pesquisadores como Berkeley Lab. E a Universidade da Califórnia (UC) Berkeley estão ajudando a elevar este véu através de uma série de experimentos únicos.
Neste último estudo, eles demonstraram como as moléculas de dióxido de carbono gasoso são solvatado por água para iniciar a química de transferência de protão que produz o ácido carbónico e bicarbonato (Yarris, 2015).
Em 1991, cientistas do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA (EUA) conseguiram fazer amostras sólidas de H2CO3. Eles fizeram isso expondo uma mistura congelada de água e dióxido de carbono à radiação de prótons de alta energia e depois aquecendo-a para remover o excesso de água.
O ácido carbônico que permaneceu foi caracterizado por espectroscopia no infravermelho. O fato de que o ácido carbônico foi preparado por irradiação de uma mistura sólida de H2O + CO2, ou mesmo por irradiação de gelo seco sozinho.
Isto conduziu a sugestões de que H2CO3 Pode ser encontrado no espaço exterior ou em Marte, onde o gelo são de H2O e CO2, bem como raios cósmicos (Khanna, 1991).
Propriedades físicas e químicas
O ácido carbônico existe apenas em solução aquosa. Não foi possível isolar o composto puro. A referida solução é facilmente reconhecida porque apresenta uma efervescência de dióxido de carbono gasoso que escapa do meio aquoso.
Tem um peso molecular de 62.024 g / mol e uma densidade de 1.668 g / ml.O ácido carbônico é um ácido fraco e instável, que se dissocia parcialmente na água em íons hidrogênio (H +) e íons bicarbonato (HCO3-) cujo pKa é 3.6.
Sendo um ácido diprótico, pode formar dois tipos de sais, carbonatos e bicarbonatos. A adição da base a um excesso de ácido carbônico dá origem a sais de bicarbonato, enquanto a adição de excesso de base a ácido carbônico fornece sais de carbonato (National Center for Biotechnology Information., 2017).
O ácido carbônico não é considerado tóxico ou perigoso e está presente no corpo humano. No entanto, a exposição a altas concentrações pode irritar os olhos e o trato respiratório.
Usos
De acordo com Michelle McGuire em Ciências da Nutrição eO ácido carbônico é encontrado em alimentos fermentados na forma de resíduos gerados por bactérias que se alimentam de alimentos em decomposição.
As bolhas de gás produzidas nos alimentos são geralmente o dióxido de carbono do ácido carbônico e um sinal de que o alimento está fermentando. Exemplos de alimentos fermentados comumente ingeridos são molho de soja, sopa miso, chucrute, kimchi coreano, tempeh, kefir e iogurte.
Grãos e vegetais fermentados também contêm bactérias benéficas que podem controlar microrganismos potencialmente patogênicos dentro de seus intestinos e melhorar a produção de vitaminas B-12 e K.
O ácido carbônico, a solução de dióxido de carbono ou di-hidrogenocarbonato é formado durante o processo de carbonatação da água. É responsável pelo aspecto efervescente dos refrigerantes e refrigerantes, conforme indicado no Dicionário de Ciência e Tecnologia de Alimentos.
O ácido carbônico contribui para a alta acidez do refrigerante, mas o conteúdo de açúcar refinado e ácido fosfórico são os principais responsáveis pela dita acidez (DUBOIS, 2016).
O ácido carbônico também é usado em muitos outros campos, como produtos farmacêuticos, cosméticos, fertilizantes, processamento de alimentos, anestésicos, etc.
Significado
O ácido carbônico é comumente encontrado na água dos oceanos, mares, lagos, rios e chuvas, porque é formado quando o dióxido de carbono, que é difundido na atmosfera, entra em contato com a água.
Está presente mesmo no gelo das geleiras, embora em menor quantidade. O ácido carbônico é um ácido muito fraco, embora possa contribuir para a erosão ao longo do tempo.
O aumento do dióxido de carbono na atmosfera causou mais dióxido de carbono gerado nos oceanos e é, em parte, responsável pelo ligeiro aumento da acidez dos oceanos durante os últimos cem anos.
O dióxido de carbono, um produto residual do metabolismo celular, é encontrado em uma concentração relativamente alta nos tecidos. Difunde-se no sangue e é transportado para os pulmões para ser eliminado com ar expirado.
O dióxido de carbono é muito mais solúvel que o oxigênio e difunde-se facilmente nos glóbulos vermelhos. Reage com a água para formar ácido carbônico, que no pH alcalino do sangue aparece principalmente como bicarbonato (Robert S. Schwartz, 2016).
O dióxido de carbono entra no sangue e nos tecidos porque sua pressão parcial local é maior que sua pressão parcial no sangue que flui através dos tecidos. Quando o dióxido de carbono entra no sangue, ele se combina com a água para formar ácido carbônico que se dissocia em íons de hidrogênio (H +) e íons de bicarbonato (HCO3-).
A conversão natural do dióxido de carbono em ácido carbônico é um processo relativamente lento. No entanto, a anidrase carbônica, uma enzima protéica presente dentro dos glóbulos vermelhos, catalisa essa reação com rapidez suficiente para que ela seja alcançada em apenas uma fração de segundo.
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Como a enzima está presente apenas dentro dos glóbulos vermelhos, o bicarbonato se acumula em um grau muito maior dentro dos glóbulos vermelhos do que no plasma.
A capacidade do sangue para transportar dióxido de carbono como bicarbonato é aumentada por um sistema de transporte de íons dentro da membrana das células vermelhas do sangue que simultaneamente move um íon de bicarbonato para fora da célula e para o plasma em troca de um íon cloreto. .
A troca simultânea desses dois íons, conhecida como troca de cloreto, permite que o plasma seja usado como um local de armazenamento de bicarbonato sem alterar a carga elétrica do plasma ou dos glóbulos vermelhos.
Apenas 26% do conteúdo total de dióxido de carbono no sangue existe como bicarbonato dentro dos glóbulos vermelhos, enquanto 62% existe como bicarbonato no plasma; no entanto, a maioria dos íons de bicarbonato é produzida primeiro dentro da célula e transportada para o plasma.
Uma seqüência reversa de reações ocorre quando o sangue atinge o pulmão, onde a pressão parcial do dióxido de carbono é menor do que no sangue. A reação catalisada pela anidrase carbônica é revertida nos pulmões, onde ela converte o bicarbonato de volta em CO2 e permite sua expulsão (Neil S. Cherniack, 2015).
Referências
- Angewandte Chemie International Edition.(2014, 23 de setembro). Ácido carbônico - e ainda existe! Retirado de chemistryviews.org.
- Fórmula de ácido carbônico. (S.F.). Recuperado de softschools.com.
- DUBOIS, S. (2016, 11 de janeiro). Ácido carbônico em alimentos. Retirado de livestrong.com.
- EMBL-EBI (2016, 27 de janeiro). ácido carbônico. Obtido em ebi.ac.uk.
- Banco de Dados do Metabolome Humano. (2017, 2 de março). Ácido carbônico. Obtido em hmdb.ca.
- Khanna, M. M. (1991). Estudos espectrais de infravermelho e de massa de H2O + CO2 CO2 irradiados com prótons: Evidência de ácido carbônico. Spectrochimica Acta Part A: Espectroscopia Molecular, Volume 47, Número 2, 255-262. Retirado de science.gsfc.nasa.gov.
- (1991). Ácido Carbônico. Obtido em ncbi.nlm.nih.
- Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia ... (2017, 11 de março). Banco de Dados Composto PubChem; CID = 767. Obtido em pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Neil S. Cherniack, e. a. (2015, 20 de março). Respiratório humano Recuperado de britannica.com.
- Robert S. Schwartz, C. L. (2016, 29 de abril). Sangue Recuperado de britannica.com.
- Sociedade Real de Química. (2015). Ácido carbônico. Retirado de: chemspider.com.
- Yarris, L. (2015, 16 de junho). Desvendando os Mistérios do Ácido Carbônico. Retirado de: newscenter.lbl.gov.
- Zumdahl, S. S. (2008, 15 de agosto). Oxiácido Retirado de: britannica.com.