炭酸
普通は水溶液(炭酸水)中のみに存在し、水に溶解した二酸化炭素の一部が水分子と反応して炭酸となる。
CO 2 ( aq ) + H 2 O ( l ) ↽ − − ⇀ H 2 CO 3 ( aq ) {\displaystyle {\ce {CO2(aq)\ +H2O(l)\ <=>\ H2CO3(aq)}}}
この反応の平衡定数 (Kh) は 25 °Cで 1.7 × 10 であり、著しく左に偏っているため水溶液中の二酸化炭素の大部分は CO2 分子として存在する。触媒が存在しない場合、二酸化炭素と炭酸の間の反応が平衡に達する速度は低く、正反応の速度定数は 0.039 s、逆反応の速度定数は 23 s である。
二酸化炭素と炭酸の平衡は体液の酸性度を調節する上で非常に重要であり、ほとんどの生物はこれら2つの化合物を変換させるための炭酸脱水酵素を持っている。この酵素は反応速度をおよそ10億倍にする。
炭酸は水溶液中で2段階の解離を起こす。25 °Cにおける酸解離定数は1段階目が pKa1 = 3.60、2段階目が pKa2 = 10.25 であり、炭酸は真の解離定数において酢酸よりも強い酸であるが、上記の二酸化炭素との平衡が存在するために、見かけ上の pKa* が高い非常に弱い酸である。このため炭酸塩は相応の塩基性を示し、灰汁として古代より日常生活のアルカリとして洗浄などに活用されてきた。