Ածխաթթու

Ածխաթթու, H₂CO₃, երկհիմն թույլ թթու։ Մաքուր ածխաթթուն կայուն է –30 °C–ում։ Սովորական պայմաններում անկայուն են անգամ ածխաթթվի նոսր լուծույթները, որոնք ստացվում են ածխածնի երկօքսիդը ջրում լուծելիս։ Ածխաթթուն առաջացնում է թթու և չեզոք աղեր՝ բիկարբոնատներ և կարբոնատներ։ Մետաածխաթթվից (H₂CO₃) բացի հայտնի է նաև օրթոածխաթթուն՝ C(OH)4, որը, սակայն, ազատ վիճակում գոյություն չուևի։ Հայտնի են միայն նրա էսթերները՝ Շ(0&)4։ Ածխաթթվի նոսր լուծույթներն օգտագործվում են որպես զովացուցիչ ջրեր։ Լայն կիրառում ունեն ածխաթթվի աղերը։

Ածխաթթու
Ընդհանուր տեղեկություններ
Քիմիական բանաձև	H2CO3
Ֆիզիկական հատկություններ
Արտաքին տեսք	անգույն լուծույթ
Մոլային զանգված	62,03 գ/մոլ
Խտություն	1,668 գ/սմ³
Ջերմային հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	344 °C
Սուբլիմացման ջերմաստիճան	? = ?
Հալման էնթալպիա	−623 կՋ/մոլ կՋ/մոլ
Քիմիական հատկություններ
pKa	6,37
Դասակարգում
CAS համար	463-79-6
PubChem	767, 3614646, 22639876
EINECS համար	610-295-3
SMILES	C(=O)(O)O
ЕС	610-295-3
ChEBI	747
Եթե հատուկ նշված չէ, ապա բոլոր արժեքները բերված են ստանդարտ պայմանների համար (25 °C, 100 կՊա)

Ֆիզիկական հատկություններ

Աշխաթթուն ազատ վիճակում գոյություն չունի, այն գտնվում է ջրային լուծույթների մեջ՝ ածխածնի երկօքսիդի հետ հավասարակշռված։ Ածխաթթվի մոլեկուլն ունի հարթ կառուցվածք։ Ածխածնի կենտրոնական ատոմն ունի sp² հիբրիդացում։ Գազային վիճակում մաքուր ածխաթթուների վարքագիծը հետազոտվել է 2011 թվականին ավստրիացի քիմիկոսների կողմից։

Քիմիական հատկություններ

Հավասարակշռումը ջրային լուծույթներում և թթուներում

Ջրային լուծույթներում ածխածնի երկօքսիդի հիդրատով ածխաթթվի հավասարումը հետևյալն է՝

${\mathsf {CO_{2}\cdot H_{2}O_{(p)}\rightleftarrows H_{2}CO_{3(p)}}}$, հավասարակշռության հաստատունը 25 °C ջերմաստիճանում $K_{p}={\frac {\mathsf {[H_{2}CO_{3}]}}{\mathsf {[CO_{2}\cdot H_{2}O]}}}=1,70\cdot 10^{-3}$:

Ուղիղ ռեակցիայի արագությունը 0,039 с⁻¹, հակադարձը՝ 23 с⁻¹: Լուծվող ածխածնի երկօքսիդի հիդրատն իր հերթին, հավասար է գազային ածխաթթու գազի հետ՝

${\mathsf {CO_{2}\cdot H_{2}O_{(p)}\rightleftarrows CO_{2}\uparrow +\ H_{2}O}}$:

Այս հավասարակշռությունը փոփոխվում է ճիշտ այնպես, ինչպես ջերմաստիճանը բարձրանում է, իսկ ճնշման բարձրացմանը զուգահեռ տեղաշարժվում է դեեպի ձախ։ Ածխաթթունենթարկվում է հիդրոիզի, ստեղծելով թթվային միջավայր։

${\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ H_{2}O\rightleftarrows HCO_{3}^{-}+\ H_{3}O^{+}}}$, թթվայնության հաստատուն 25 °C ջերմաստիճանում՝ $K_{a1}={\frac {\mathsf {[HCO_{3}^{-}]\cdot [H_{3}O^{+}]}}{\mathsf {[H_{2}CO_{3}]}}}=2,5\cdot 10^{-4}$:

Այնուամենայնիվ, գործնական հաշվարկների համար ակնհայտ թթվայնության կայունությունը հաճախ օգտագործվում է, հաշվի առնելով ածխաթթուների հավասարակշռությունը ածխածնի երկօքսիդի հիդրատ՝

$K_{a}'={\frac {\mathsf {[HCO_{3}^{-}]\cdot [H_{3}O^{+}]}}{\mathsf {[CO_{2}\cdot H_{2}O]}}}=4,27\cdot 10^{-7}$

Հիդրոկարբոնատ-իոնը ենթարկվում է հիդրոլիզի՝

${\mathsf {HCO_{3}^{-}+\ H_{2}O\rightleftarrows CO_{3}^{2-}+\ H_{3}O^{+}}}$, թթվայնության հաստատուն 25 °C -ի դեպքում՝ $K_{a2}={\frac {\mathsf {[CO_{3}^{2-}]\cdot [H_{3}O^{+}]}}{\mathsf {[HCO_{3}^{-}]}}}=4,68\cdot 10^{-11}$:

Այսպիսով, ածխաթթու պարունակող լուծույթներում ստեղծվում է համալիր հավասարակշռության համակարգ, որն կարելի է ներկայացնել հետեւյալ կերպ.

${\mathsf {CO_{2}\uparrow {\stackrel {H_{2}O}{\rightleftarrows }}CO_{2}\cdot H_{2}O\rightleftarrows H_{2}CO_{3}{\stackrel {-H^{+}}{\rightleftarrows }}HCO_{3}^{-}{\stackrel {-H^{+}}{\rightleftarrows }}CO_{3}^{2-}(*)}}$:

${\mathsf {pH}}\approx -{\frac {1}{2}}\lg(K_{a}'\cdot L)=3,9$, где L = 0,034 մոլ/լ — CO₂ լուծելիությունը ջրի մեջ՝ հատուկ պայմաններում։

Տեսակներ

Հեղուկի ջերմաստիճանի բարձրացումը եւ / կամ ածխածնի երկօքսիդի մասնակի ճնշման նվազումը, հավասարակշռությունը փոխում է դեպի ածխաթթու `ջրի եւ ածխածնի երկօքսիդի տարրալուծում։ Լուծույթի եռման ժամանակ ածխաթթում ամբողջությամբ տրոհվում է՝

${\mathsf {H_{2}CO_{3}\longrightarrow H_{2}O+\ CO_{2}\uparrow }}$:

Հիմքերի և աղերի հետ փոխազդեցություն

Հիմքերի և թթուների հետ փոխազդեցության ռեակցիայի օրինակներ են՝

${\mathsf {H_{2}CO_{3}+2\ NaOH}}$_(կոնց.)${\mathsf {\longrightarrow Na_{2}CO_{3}+2\ H_{2}O}}$

${\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ NaOH}}$_(ջրիկ.)${\mathsf {\longrightarrow NaHCO_{3}+\ H_{2}O}}$

${\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ Ca(OH)_{2}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +2\ H_{2}O}}$

${\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ NH_{3}\cdot H_{2}O\longrightarrow NH_{4}HCO_{3}+\ H_{2}O}}$

Կարբոնատների հետ փոխազդեցությունից առաջանում են հիդրոկարբոնատներ՝

${\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ Na_{2}CO_{3}\longrightarrow 2\ NaHCO_{3}}}$

${\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ CaCO_{3}\longrightarrow Ca(HCO_{3})_{2}}}$

Գրականություն

• Лидин Р. А., Молочко В. А., Андреева Л. Л., ISBN 978-5-358-01303-2։
• Лидин Р.А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ: справочник / Под ред. Р. А. Лидина. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Дрофа, 2006. — 685 с. — ISBN 5-7107-8085-5

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Ածխաթթու» հոդվածին։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 1, էջ 208)։