Acido carbonico

Template:F Template:Composto chimico LTemplate:'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.

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3$

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

Biochimica

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:

$\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}(\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O})\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{C}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

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 HCOTemplate:Apici e pedici 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

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).

Collegamenti esterni

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