Acido carbonico

Acido carbonico
	formula di struttura
	modello 3D della molecola
Nome IUPAC
	Acido triossocarbonico(IV)
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	H2CO3 oppure CO(OH)2
Massa molecolare (u)	62,03 g/mol
Aspetto	Incolore
Numero CAS	463-79-6
Numero EINECS	610-295-3
PubChem	767, 3614646 e 22639876
SMILES	C(=O)(O)O
Proprietà chimico-fisiche
Costante di dissociazione acida a 298 K	Ka1: 4,3×10−7; Ka2: 5,60×10−11
Indicazioni di sicurezza
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L'acido carbonico è un ossiacido diprotico poco stabile in cui l'atomo centrale è il carbonio che in questo composto ha come numero di ossidazione +4. Di fatto non esiste allo stato libero, data la sua tendenza a decomporsi spontaneamente in diossido di carbonio e acqua mentre esistono i suoi sali, i carbonati e gli idrogenocarbonati.

La sua formula chimica ipotetica è H₂CO₃. Viene reputato il punto d'incontro tra la chimica organica e la chimica inorganica in quanto può essere inteso, in qualche modo, come l'unione di un gruppo ossidrilico (–OH) con un gruppo carbossilico (–COOH). L'acido si forma nell'acqua a partire dal diossido di carbonio per idratazione del gas, ma la velocità di questa reazione è bassa, per cui di fatto l'acido in acqua non esiste in concentrazioni apprezzabili.

{\ce {H2O + CO2 <=> H2CO3}}

Come acido diprotico ha pK_a1 = 6,35 ,e pK_a2 = 10,3.

Biochimica

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Essendo il diossido di carbonio il principale prodotto di scarto della decarbossilazione di amminoacidi e chetoacidi e, in quantità maggiori, del ciclo di Krebs come prodotto ultimo dell'ossidazione del carbonio degli zuccheri, dei grassi e delle proteine a fine energetico, questa viene trasformata in anioni idrogenocarbonato e in minima misura carbonato poiché altrimenti il gas non solubilizzato formerebbe degli emboli gassosi.

La reazione avviene troppo lentamente per essere utile: viene quindi catalizzata dall'anidrasi carbonica, enzima presente nei globuli rossi che a loro volta immagazzinano all'interno l'acido per rilasciarlo dove la pCO₂ (pressione parziale del diossido di carbonio) si abbassa. Questo processo prende parte agli scambi gassosi cellulari durante la respirazione e alla regolazione del pH del sangue descritta in seguito.

La stessa reazione avviene nei vasi che circondano la vescica natatoria dei pesci e comporta lo svuotamento e il riempimento della cavità, con conseguente aumento o diminuzione della densità totale e quindi della galleggiabilità.

L'equilibrio multiplo è il seguente:

{\ce {HCO3- + H3O+ <=> ( H2CO3 + H2O ) <=> CO2 + 2 H2O}}

Questa è una delle reazioni tramite le quali viene mantenuto costante al valore di 7.4 il pH sanguigno. Il potere della soluzione tampone composta da HCO−3 e da CO₂ viene esteso dalla possibilità di spostare l'equilibrio più a destra diminuendo, sempre tramite enzima, la concentrazione di diossido di carbonio in soluzione, per poi eliminarla tramite respirazione.

Derivati

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Rivestono notevole importanza nel campo della chimica organica i derivati dell'acido carbonico, in particolar modo il dicloruro (fosgene) e la diammide (urea). Notevole rilevanza hanno anche i suoi esteri organici come il dimetilcarbonato e il dietilcarbonato.

Esistono vari suoi analoghi in cui uno o più atomi di ossigeno sono sostituiti da altri calcogeni quali zolfo (acido tritiocarbonico) e selenio (acido triselenocarbonico)