Для чего применяется угольная кислота

Физические и химические свойства

Угольная кислота способна существовать в равновесии с диоксидом углерода в водных растворах. Однако при изменении условий, в частности, температуры, этот карбонатный класс склонен распадаться, одновременно происходит окисление гидроксида. Также встречается безводная форма, которая представляет собой небольшие бесцветные кристаллы, образующиеся при температурах ниже минус 30 градусов. При ее нагревании происходит диссоциация угольной кислоты, при которой твёрдая форма полностью разлагается.

Соляный ангидрид свое название получил из-за формулы угольной кислоты, в которой содержится СО2. Газ может подвергаться обратному гидролизу, создавая устойчивую кислую среду. В растворах, содержащих эти элементы, возникает равновесная сложная система, которая сохраняет свою химическую формулу и физические свойства. При повышении температуры стабильность и равновесие такого раствора нарушается, а кислота начинает разлагаться. Полностью этот процесс завершается при кипячении водного раствора.

Угольная кислота, графическая формула которой выглядит как H2CO3, имеет нейтральную реакцию, образуя кислые и средние соли, в том числе гидрокарбонаты и карбонаты. На сегодняшний день это вещество отлично изучено, химикам известна степень, молярное уравнение, масса, константа и степень валентности. Такие соединения получили широкое распространение в пищевой промышленности, их используют в качестве консервантов и раскислителей, а также в бытовой химии для изготовления различных чистящих и моющих средств.

Способы получения

Также в последние годы популярностью стала пользоваться технология производства солей путем взаимодействия гидрокарбонатов и карбонатов с еще более сильными кислотами. При этом лучшая часть полученных соединений разлагается на диоксид углерода и воду. Преимуществом такой технологии является простота используемого оборудования, не требуется одновременно охлаждать растворы и повышать давление CO2, но при этом отмечается большое количество отходов. Недостатком этой технологии является то, что требуется утилизировать углеродный диоксид, который превращается в пар.

Используемые сегодня высокотехнологичные установки позволяют получать чистую кислоту угольную, в особенности при применении технологии с экстремально низкими температурами. В последующем необходимо лишь обеспечить правильное хранение кристаллов, которые при температурах выше минус 30 градусов начинают растворяться, быстро теряя все свои свойства. Также возможно производство и последующее хранение различных солей на основе этого соединения, которые сохраняют свою форму и параметры даже при положительных температурах и доступе воздуха.

Особенности применения

Угольная кислота и её соли сегодня активно используются в различных сферах жизнедеятельности человека. Они применяются в медицине, строительстве и кулинарии. Без этих микроэлементов невозможно было бы получение и возникновение следующих составов и материалов:

Также из кислоты угольной получают углекислый газ, который требуется для изготовления газированной воды. Свойства этих соединений изменять показатели давления в зависимости от содержания ионов и кислотности позволяют на их основе выпускать хладагенты для морозильников и солнечных генераторов.

Такие кислоты и соли широко используются в пищевой промышленности, они полностью безопасны для организма человека. Из нее делаются разнообразные консерванты, которые не ухудшают свойства продуктов питания, существенно продлевая их срок хранения. Это соединение используется в качестве антиокислителя, его добавляют в кофе, чай и сыры. С открытием этой кислоты появилась возможность изготавливать разнообразные шипучие напитки, в том числе минералку, Coca- Cola и даже шампанское.

В последние годы широкое распространение получила литиевая соль, которую изготавливают из этой кислоты. Она применяется для производства керамических изделий, также ее добавляют в топливо для реактивных двигателей. Сегодня это химическое соединение активно применяется в стекловарении. На его основе выполняют специальные добавки, которые повышают прочность и эксплуатационные характеристики конечного материала. Силикатное стекло, в которое была добавлена литиевая соль, отличается не только прочностью, но и великолепными показателями проницаемости светового потока.

Кислоту угольную активно используют пожарные бригады, что позволяет им эффективно бороться с огнём. В жидком виде такие соединения содержат в специальных емкостях, после чего под высоким давлением направляют в распылители, смешивая со специальными химикатами, образующими густую пену. Это позволяет не только бороться с открытым пламенем, но и быстро тушить горящую нефть и различные нефтепродукты.

Использование в сельском хозяйстве

Кислота угольная сегодня широко используется в сельском хозяйстве для производства различных качественных минеральных удобрений. Это экологически чистые компоненты, которые применяются для подкормки различных овощных, фруктовых и плодовых культур, позволяя существенно повысить показатели урожайности.

На основе кислоты угольной выполняются следующие минеральные удобрения:

Наибольшее распространение сегодня получила мочевина или как она стала сегодня называться карбамид. Это простое в использовании эффективное удобрение, которое отличается универсальностью. С одинаковым успехом его можно вносить под плодовые деревья, фрукты и овощи, различные декоративные растения.

Несомненным преимуществом таких удобрений на основе угольной кислоты является доступная стоимость минеральных составов, их простота использования, эффективность и полная экологичность.

Средняя стоимость

На сегодняшний день в России имеется несколько крупных производителей кислоты угольной, которые изготавливают как соли, так и чистые вещества. В среднем стоимость одного килограмма такого соединения составляет 3−4 тысячи рублей.

Также востребован мел, который изготавливают с использованием этой кислоты, он применяется в кормовых и технических целях. За одну тонну мела обычно просят 1200 рублей.

В редких случаях используется так называемый угольный снег, то есть кристаллы твердой формы этой кислоты. Они имеют крайне высокую стоимость, доходящую до 10000 рублей за килограмм и более. При этом необходимо обеспечить соответствующие условия хранения, в том числе поддержание температуры на уровне минус 30−35 градусов, что предупреждает его разложение. Это соединение применяется в химической промышленности, а также при производстве разнообразных продуктов питания.

Источник

Угольная кислота появляется в результате разложения углекислого газа в водной среде. Этим веществом искусственно насыщают минеральные воды. Формула угольной кислоты Н2СО3. Поэтому при открытии бутылки с газированной водой, можно увидеть активные пузырьки. Основное получение угольной кислоты происходит в воде.

Уравнение

СО2 (г) + Н2О СО2 • Н2О (раствор) Н2СО3 Н+ + HCO3- 2H+ + CO32-.

Сама по себе угольная кислота представляет слабое непрочное соединение, которое невозможно выделить в свободном состоянии из воды.

Структурная формула

Но стоит отметить тот факт, что во время разложения гидрокарбоната аммония, формируются устойчивые соединения угольной кислоты. Такие крепкие химические связи образуются только в период, когда гидрокарбонат аммония вступает в газовую фазу реакции.

Вещество является интересным объектом для изучения. Его изучают австралийские ученые уже более 6 лет. В безводном состоянии эта кислота напоминает прозрачные кристаллы, которые имеют высокую стойкость к низким температурам, но при нагревании кристаллы угольной кислоты начинают разлагаться.

Особенности солей угольной кислоты

Эта кислота считается двухосновной, поэтому может создавать соли двух видов:

Соли угольной кислоты помогли человечеству в строительстве, медицине и даже кулинарии. Потому что они встречаются в составе:

Гидрокарбонаты и карбонаты кислоты могут вступать в реакции с кислотами, во время этих реакции возможно выделение углекислого газа. Также эти вещества могут быть взаимозаменяемыми, они способны разлагаться под воздействием температуры.

Реакции угольной кислоты:

2NaHCO3 → Na2CO3 +H2O +CO2
Na2CO3 + H2O + CO2 →2NaHCO3

Химические свойства

Данная кислота по своей структуре способна входить в реакции со многими веществами.

Свойства угольной кислоты раскрываются в реакциях:

Na2O + CO2 → Na2CO3
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 → NaHCO3

Угольная кислота представляет собой слабый электролит, так как слабая летучая кислота не может выступать в роли мощного электролита в отличие от, например, соляной кислоты. Этот факт можно увидеть в результате добавление лакмуса в раствор угольной кислоты. Изменение цвета будет незначительным. Поэтому можно утверждать, что угольная кислота может поддерживать 1 уровень диссоциации.

Применение

Данное вещество можно увидеть в составе газированных вод. Но соли угольной кислоты широко применяют:

Отечественный и мировой рынок предлагает в продаже различные препараты и химические вещества, в состав которых входит угольная кислота:

Карбамид используют в качестве удобрения для плодовых и декоративных растений. Его средняя цена составляет 30-40 рублей за 1 кг. Фасуют готовую продукцию в полиэтиленовые пакеты и мешки, весом 1, 5,25,50 кг.

Литиевую соль угольной кислоты используют в составе керамических изделий, ситаллов. Этот материал используется для производства камер сгорания для реактивных двигателей, его добавляют в глазури, эмали, грунтовки для различных металлов. Литиевую соль добавляют в грунтовки для обработки алюминия, чугуна и стали.

Это химическое вещество добавляют в процессе стекловарения. Стекла, в состав которых была добавлена литиевая соль, имеют повышенную проницаемость светлового потока. Иногда литиевую соль угольной кислоты используют в процессе производства пиротехники.

Производители

Средняя цена 1 кг такого вещества в России составляет 3900-4000 рублей. Главным заводом-изготовителем этого вещества считается московский завод ООО Компонент-Реактив. Также литиевую соль угольной кислоты производят в компаниях: ООО КурскХимПром, ООО ВитаХим, ООО Русхим, ЗАО Химпэк.

Мел производится для технических и кормовых целей. Средняя цена кормового мела составляет 1800 рублей за 1 тонну. Фасуется в основном по 50 кг, 32 кг. Производители: ООО Меловик, ООО МТ Ресурс, ООО Зооветснаб, ООО Агрохиминвест.

Кальцинированная сода применяется для стирки, удаления пятен и отбеливания. Средняя цена на этот продукт на розничном рынке варьируется в пределах 16-30 рублей за 1 кг. Производители: ООО Новэра, ЗАО ХимРеактив, ООО ХимПлюс, ООО СпецБурТехнологии, ООО СпецКомплект и др.

Источник

Угольная кислота

реальные: 1) 3,60;
2) 10,33
кажущаяся [1] : 6,37

Содержание

Физические свойства

Молекула угольной кислоты имеет плоское строение. Центральный углеродный атом имеет sp²-гибридизацию. В гидрокарбонат- и карбонат-анионах происходит делокализация π-связи. Длина связи C—O в карбонат-ионе составляет 129 пм.

Химические свойства

Равновесие в водных растворах и кислотность

Угольная кислота существует в водных растворах в состоянии равновесия с гидратом диоксида углерода:

, константа равновесия при 25 °C

В свою очередь растворённый гидрат диоксида углерода находится в равновесии с газообразным диоксидом углерода:

Данное равновесие при повышении температуры сдвигается вправо, а при повышении давления — влево (подробнее см. Абсорбция газов).

Угольная кислота подвергается обратимому гидролизу, создавая при этом кислую среду:

, константа кислотности при 25 °C

Однако, для практических расчётов чаще используют кажущуюся константу кислотности, учитывающую равновесие угольной кислоты с гидратом диоксида углерода:

Гидрокарбонат-ион подвергается дальнейшему гидролизу по реакции

, константа кислотности при 25 °C

Таким образом, в растворах, содержащих угольную кислоту, создается сложная равновесная система, которую можно изобразить в общем виде следующим образом:

Значение pH в такой системе, соответствующей насыщенному раствору диоксида углерода в воде при 25 °C и давлении 760 мм рт. ст., можно рассчитать по формуле:

, где L = 0,034 моль/л — растворимость CO₂ в воде при указанных условиях.

Разложение

При повышении температуры раствора и/или понижении парциального давления диоксида углерода равновесие в системе смещается влево, что приводит к разложению части угольной кислоты на воду и диоксид углерода. При кипении раствора угольная кислота разлагается полностью:

Взаимодействие с основаниями и солями

Угольная кислота вступает в реакции нейтрализации с растворами оснований, образуя средние и кислые соли — карбонаты и гидрокарбонаты соответственно:

_{(конц.) (разб.)}

При взаимодействии угольной кислоты с карбонатами образуются гидрокарбонаты:

Получение

Угольная кислота образуется при растворении в воде диоксида углерода:

Содержание угольной кислоты в растворе увеличивается при понижении температуры раствора и увеличении давления углекислого газа.

Также угольная кислота образуется при взаимодействии её солей (карбонатов и гидрокарбонатов) с более сильной кислотой. При этом бо́льшая часть образовавшейся угольной кислоты, как правило, разлагается на воду и диоксид углерода:

Применение

Угольная кислота всегда присутствует в водных растворах углекислого газа (см. Газированная вода).

В биохимии используется свойство равновесной системы изменять давление газа пропорционально изменению содержания ионов оксония (кислотности) при постоянной температуре. Это позволяет регистрировать в реальном времени ход ферментативных реакций, протекающих с изменением pH раствора.

Органические производные

Некоторые представители подобных соединений перечислены в таблице.

См. также

Примечания

Литература

Оксиды углерода
Оксиды	CO2 · CO
Экзотические оксиды	Карбонилы металлов · Угольная кислота · Гидрокарбонаты · Карбонаты · Дикарбонаты · Трикарбонаты

Полезное

Смотреть что такое «Угольная кислота» в других словарях:

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА — Н2СО3, очень слабая и непрочная двухосновная кислота. Образуется при растворении диоксида углерода в воде. Дает соли карбонаты и гидрокарбонаты … Большой Энциклопедический словарь

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА — (H2CO3) очень слабая и непрочная двухосновная кислота, образующаяся при растворении в воде диоксида углерода (углекислого газа) CO2. Дает 2 ряда солей: карбонаты и бикарбонаты (гидрокарбонаты). В природе широко распространены нормальные карбонаты … Российская энциклопедия по охране труда

Угольная кислота — УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА, H2CO3, образуется при растворении углерода диоксида в воде. Важнейшие производные карбонаты, мочевина (карбамид). … Иллюстрированный энциклопедический словарь

угольная кислота — Н2СО3, очень слабая и непрочная двухосновная кислота. Образуется при растворении диоксида углерода в воде. Даёт соли карбонаты и гидрокарбонаты. * * * УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА, Н2СО3, очень слабая и непрочная двухосновная кислота.… … Энциклопедический словарь

Угольная кислота — H2CO3, слабая двухосновная кислота, при нормальных условиях существующая только в разбавленных водных растворах. У. к. образуется при растворении в воде двуокиси углерода: 2, при нормальных условиях не превышает 1% от содержания CO2.… … Большая советская энциклопедия

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА — Н2СО3, очень слабая и непрочная двухосновная кислота. Образуется при растворении диоксида углерода в воде. Даёт соли карбонаты и гидрокарбонаты … Естествознание. Энциклопедический словарь

Угольная кислота — (медико санит.) см. Углерод … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА — H2CO3, образуется при растворении CO2 в воде. Проявляет св ва слабой к ты. Равновесие CO2+H2O H2CO3 смещено влево, поэтому меньшая часть CO2 находится в р ре в виде H2CO3. Для У. к. константы диссоциации K1=4,27 … Химическая энциклопедия

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА — Н2СО3 очень слабая к та, существующая только в водном р ре. У. к. образуется при растворении углерода диоксида в воде (H2О + CO2 H2CO3). Как двухосновная к та У. к. даёт 2 ряда солей: средние карбонаты и кислые гидрокарбонаты … Большой энциклопедический политехнический словарь

УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА, H2CO3 — УГОЛЬНАЯ КИСЛОТА, H2CO3, образуется при растворении углерода диоксида в воде. Важнейшие производные карбонаты, мочевина (карбамид) … Современная энциклопедия

Источник