Ածխաթթու

Կաղապար:Նյութ 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։

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՝

$𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathsf{(}𝗉\mathsf{)}}\mathsf{\rightleftarrows }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}\mathsf{(}𝗉\mathsf{)}}$, հավասարակշռության հաստատունը 25 °C ջերմաստիճանում $K_p=\frac{\mathsf{[}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{]}}{\mathsf{[}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{]}}=1,70\cdot 10^{-3}$:

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

$𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}{𝖮}_{\mathsf{(}𝗉\mathsf{)}}\mathsf{\rightleftarrows }𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$:

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

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

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

${K_a}^{\prime }=\frac{\mathsf{[}𝖧𝖢O_{\mathrm{𝟥}}^{\mathsf{-}}\mathsf{]}\mathsf{\cdot }\mathsf{[}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}{𝖮}^{\mathsf{+}}\mathsf{]}}{\mathsf{[}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{]}}=4,27\cdot 10^{-7}$

Հիդրոկարբոնատ-իոնը ենթարկվում է հիդրոլիզի՝

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

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

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

$𝗉𝖧\approx -\frac{1}{2}\lg ({K_a}^{\prime }\cdot L)=3,9$, 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՝

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{⟶}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }$:

Հիմքերի և աղերի հետ փոխազդեցություն

Հիմքերի և թթուների հետ փոխազդեցության ռեակցիայի օրինակներ են՝

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖮𝖧$_(կոնց.)$\mathsf{⟶}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖭𝖺𝖮𝖧$_(ջրիկ.)$\mathsf{⟶}𝖭𝖺𝖧𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢𝖺\mathsf{(}𝖮𝖧{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{⟶}𝖢𝖺𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{\cdot }{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{⟶}𝖭{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}𝖧𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

Կարբոնատների հետ փոխազդեցությունից առաջանում են հիդրոկարբոնատներ՝

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{⟶}\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖧𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}$

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}𝖢𝖺𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{⟶}𝖢𝖺\mathsf{(}𝖧𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{\mathrm{𝟤}}$

Գրականություն

• Կաղապար:Գիրք
• Կաղապար:Книга