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։


== 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
              
                2
              
            
            ⋅
            
              H
              
                2
              
            
            
              O
              
                (
                p
                )
              
            
            ⇄
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
                (
                p
                )
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {CO_{2}\cdot H_{2}O_{(p)}\rightleftarrows H_{2}CO_{3(p)}}}}
  , հավասարակշռության հաստատունը  25 °C ջերմաստիճանում 
  
    
      
        
          K
          
            p
          
        
        =
        
          
            
              [
              
                H
                
                  2
                
              
              C
              
                O
                
                  3
                
              
              ]
            
            
              [
              C
              
                O
                
                  2
                
              
              ⋅
              
                H
                
                  2
                
              
              O
              ]
            
          
        
        =
        1
        ,
        70
        ⋅
        
          10
          
            −
            3
          
        
      
    
    {\displaystyle 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՝

  
    
      
        
          
            C
            
              O
              
                2
              
            
            ⋅
            
              H
              
                2
              
            
            
              O
              
                (
                p
                )
              
            
            ⇄
            C
            
              O
              
                2
              
            
            ↑
            +
             
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\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։
Ածխաթթուն​​ենթարկվում է հիդրոիզի,  ստեղծելով թթվային միջավայր։

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            
              H
              
                2
              
            
            O
            ⇄
            H
            C
            
              O
              
                3
              
              
                −
              
            
            +
             
            
              H
              
                3
              
            
            
              O
              
                +
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ H_{2}O\rightleftarrows HCO_{3}^{-}+\ H_{3}O^{+}}}}
  , թթվայնության հաստատուն  25 °C ջերմաստիճանում՝  
  
    
      
        
          K
          
            a
            1
          
        
        =
        
          
            
              [
              H
              C
              
                O
                
                  3
                
                
                  −
                
              
              ]
              ⋅
              [
              
                H
                
                  3
                
              
              
                O
                
                  +
                
              
              ]
            
            
              [
              
                H
                
                  2
                
              
              C
              
                O
                
                  3
                
              
              ]
            
          
        
        =
        2
        ,
        5
        ⋅
        
          10
          
            −
            4
          
        
      
    
    {\displaystyle 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
          
          ′
        
        =
        
          
            
              [
              H
              C
              
                O
                
                  3
                
                
                  −
                
              
              ]
              ⋅
              [
              
                H
                
                  3
                
              
              
                O
                
                  +
                
              
              ]
            
            
              [
              C
              
                O
                
                  2
                
              
              ⋅
              
                H
                
                  2
                
              
              O
              ]
            
          
        
        =
        4
        ,
        27
        ⋅
        
          10
          
            −
            7
          
        
      
    
    {\displaystyle 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՝

  
    
      
        
          
            H
            C
            
              O
              
                3
              
              
                −
              
            
            +
             
            
              H
              
                2
              
            
            O
            ⇄
            C
            
              O
              
                3
              
              
                2
                −
              
            
            +
             
            
              H
              
                3
              
            
            
              O
              
                +
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {HCO_{3}^{-}+\ H_{2}O\rightleftarrows CO_{3}^{2-}+\ H_{3}O^{+}}}}
  , թթվայնության հաստատուն 25 °C -ի դեպքում՝ 
  
    
      
        
          K
          
            a
            2
          
        
        =
        
          
            
              [
              C
              
                O
                
                  3
                
                
                  2
                  −
                
              
              ]
              ⋅
              [
              
                H
                
                  3
                
              
              
                O
                
                  +
                
              
              ]
            
            
              [
              H
              C
              
                O
                
                  3
                
                
                  −
                
              
              ]
            
          
        
        =
        4
        ,
        68
        ⋅
        
          10
          
            −
            11
          
        
      
    
    {\displaystyle 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.

  
    
      
        
          
            C
            
              O
              
                2
              
            
            ↑
            
              
                
                  
                    ⇄
                  
                  
                    
                      H
                      
                        2
                      
                    
                    O
                  
                
              
            
            C
            
              O
              
                2
              
            
            ⋅
            
              H
              
                2
              
            
            O
            ⇄
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            
              
                
                  
                    ⇄
                  
                  
                    −
                    
                      H
                      
                        +
                      
                    
                  
                
              
            
            H
            C
            
              O
              
                3
              
              
                −
              
            
            
              
                
                  
                    ⇄
                  
                  
                    −
                    
                      H
                      
                        +
                      
                    
                  
                
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
              
                2
                −
              
            
            (
            ∗
            )
          
        
      
    
    {\displaystyle {\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-}(*)}}}
  :
  
    
      
        
          
            p
            H
          
        
        ≈
        −
        
          
            1
            2
          
        
        lg
        ⁡
        (
        
          K
          
            a
          
          ′
        
        ⋅
        L
        )
        =
        3
        ,
        9
      
    
    {\displaystyle {\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՝

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            ⟶
            
              H
              
                2
              
            
            O
            +
             
            C
            
              O
              
                2
              
            
            ↑
          
        
      
    
    {\displaystyle {\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՝

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
            2
             
            N
            a
            O
            H
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+2\ NaOH}}}
  (կոնց.)
  
    
      
        
          
            ⟶
            N
            
              a
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
            2
             
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {\longrightarrow Na_{2}CO_{3}+2\ H_{2}O}}}
  

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            N
            a
            O
            H
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ NaOH}}}
  (ջրիկ.)
  
    
      
        
          
            ⟶
            N
            a
            H
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {\longrightarrow NaHCO_{3}+\ H_{2}O}}}
  

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            C
            a
            (
            O
            H
            
              )
              
                2
              
            
            ⟶
            C
            a
            C
            
              O
              
                3
              
            
            ↓
            +
            2
             
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ Ca(OH)_{2}\longrightarrow CaCO_{3}\downarrow +2\ H_{2}O}}}
  

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            N
            
              H
              
                3
              
            
            ⋅
            
              H
              
                2
              
            
            O
            ⟶
            N
            
              H
              
                4
              
            
            H
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            
              H
              
                2
              
            
            O
          
        
      
    
    {\displaystyle {\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՝

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            N
            
              a
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            ⟶
            2
             
            N
            a
            H
            C
            
              O
              
                3
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ Na_{2}CO_{3}\longrightarrow 2\ NaHCO_{3}}}}
  

  
    
      
        
          
            
              H
              
                2
              
            
            C
            
              O
              
                3
              
            
            +
             
            C
            a
            C
            
              O
              
                3
              
            
            ⟶
            C
            a
            (
            H
            C
            
              O
              
                3
              
            
            
              )
              
                2
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle {\mathsf {H_{2}CO_{3}+\ CaCO_{3}\longrightarrow Ca(HCO_{3})_{2}}}}
  


== Ծանոթագրություններ ==


== 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