碳酸是唯一的无机碳酸,古称空气酸或空中酸,化学式为H₂CO₃,它有时也是水中二氧化碳溶液的名称,其中含有少量的H₂CO₃。碳酸的盐称为碳酸氢盐(或碳酸氢盐)和碳酸盐。它仅以盐(碳酸盐)、酸盐(碳酸氢盐)、胺(氨基甲酸)和酰氯(羰酰氯)的形式存在。其饱和水溶液pH约为5.6,密度为1.67,熔点为86.6℃,其水溶液显酸性可以使指示剂变色。
物理性质
挥发性:碳酸具有挥发性,这意味着它可以在一定条件下从溶液中挥发出来。
不稳定性:碳酸非常不稳定,加热时会全部分解并放出二氧化碳。
电离常数:碳酸的电离常数很小,表明其酸性较弱。
pH值:在常温、常压下,二氧化碳饱和溶液的浓度约为0.033mol/L,pH为5.6。饱和碳酸溶液的pH约为4,而在自然条件下CO2含量是0.3%,溶解达到饱和时pH=5.6。这也是定义酸雨为PH小于5.6的雨水的原因。
化学性质
易分解:碳酸在加热时会分解成二氧化碳和水。
与碱反应:碳酸可以与碱反应生成酸式碳酸盐和碳酸盐。
使石蕊试剂变色:碳酸会使紫色的石蕊试液变成红色,表明其呈酸性。
与金属反应:碳酸可以与某些金属反应。
与氧化物反应:碳酸可以与某些氧化物反应。
碳酸是一种弱酸,在饮料工业中用处很大,碳酸饮料在夏季是人们解暑的必备佳品。而在自然界碳酸也广泛存在,在对岩石侵蚀的过程中,碳酸的作用不容忽视,形成了各种鬼斧神工的溶洞等景观。
制造汽水时,要在加压情况下把二氧化碳气体溶解在水里,再往汽水里加糖、柠檬酸以及果汁或香精,在加压下灌入汽水瓶中。
地下水与石灰岩中的碳酸钙作用,生成了可溶于水的碳酸氢钙。地下水在石灰岩裂缝里不停地流动,石灰岩便不断地被溶解,天长日久之后,石灰岩的小孔、裂缝逐渐扩大,形成了大小、宽度和形状各不相同的溶洞的通道。
有时碳酸也会给我们日常生活带来麻烦。地面上的二氧化碳气体溶于水,生成碳酸。当地面水渗入地下时,碳酸也被带到地下,并与地下石灰岩里不溶于水的碳酸钙发生化学反应,生成可溶于水的碳酸氢钙。含有碳酸氢钙的水称为“硬水”,因此地下水都属于“硬水”。
江河里的水不含碳酸氢钙,不是“硬水”(硬水是指有较多钙离子和镁离子等金属阳离子,它们的碳酸盐是不可溶解于水的)。
有些地方所用的自来水的水源是地下水,在煮开水时,水中的碳酸氢钙受热分解成碳酸钙、二氧化碳和水。碳酸钙是不溶解在水中的沉淀物,它沉积在水壶和锅炉的壁上,天长日久便成为一层白色的很坚硬的物质,称为锅垢(俗称水碱)。