Bagikan:
Sifat, Penggunaan, dan Pentingnya Asam Karbonat (H2CO3)
itu asam karbonat, sebelumnya disebut asam udara atau asam udara, itu adalah satu-satunya asam karbon anorganik dan memiliki rumus H2CO3.
Garam asam karbonat disebut bikarbonat (atau hidrogen karbonat) dan karbonat (Human Metabolome Database, 2017). Strukturnya disajikan pada Gambar 1 (EMBL-EBI, 2016).
Dikatakan bahwa asam karbonat terbentuk dari karbon dioksida dan air. asam karbonat terjadi hanya melalui garam (karbonat), garam-garam asam (karbonat hidrogen), amina (asam karbamat), dan asam klorida (karbonil klorida) (MeSH, 1991).
Senyawa tidak dapat diisolasi sebagai cairan murni atau padat, karena produk dekomposisi, karbon dioksida dan air, jauh lebih stabil daripada asam (Royal Society of Chemistry, 2015).
Asam karbonat ditemukan dalam tubuh manusia, CO2 yang ada dalam darah bergabung dengan air untuk membentuk asam karbonat, yang kemudian dihembuskan sebagai gas oleh paru-paru..
Ini juga ditemukan di batu dan gua di mana batu kapur dapat larut. H2CO3 juga dapat ditemukan di batu bara, meteorit, gunung berapi, hujan asam, air tanah, lautan, dan tanaman (Formula asam karbonat, S.F.).
Indeks
- 1 Asam karbonat dan garam karbonat
- 2 karbon dioksida "hipotetis" dan asam air
- 3 Sifat fisik dan kimia
- 4 Penggunaan
- 5 Pentingnya
- 6 Referensi
Asam karbonat dan garam karbonat
Asam karbonat terbentuk dalam jumlah kecil ketika anhidrida, karbon dioksida (CO2), larut dalam air.
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Spesies dominan hanya terhidrasi molekul CO2. Hal ini dapat dianggap bahwa asam karbonat adalah asam diprotik yang dapat membentuk dua seri garam, yaitu, karbonat hidrogen, atau bikarbonat, mengandung HCO3-, dan karbonat mengandung CO32-.
H2CO3 + H2O ⇌ H3O + + HCO3-
HCO3- + H2O ⇌ H3O + + CO32-
Namun, perilaku asam-basa dari asam karbonat tergantung pada kecepatan yang berbeda dari beberapa reaksi yang terlibat, serta ketergantungannya pada pH sistem. Misalnya, pada pH lebih rendah dari 8, reaksi utama dan kecepatan relatifnya adalah sebagai berikut:
- CO2 + H2O ⇌ H2CO3 (lambat)
- H2CO3 + OH- ⇌ HCO3- + H2O (cepat)
Di atas pH 10, reaksi berikut ini penting:
- CO2 + OH- ⇌ HCO3- (lambat)
- HCO3- + OH- ⇌ CO32- + H2O (cepat)
Antara nilai pH 8 dan 10, semua reaksi kesetimbangan di atas adalah signifikan (Zumdahl, 2008).
"Hipotetis" karbon dioksida dan asam air
Sampai relatif baru-baru ini, para ilmuwan yakin bahwa asam karbonat tidak ada sebagai molekul yang stabil.
Dalam Angewandte Chemie, peneliti Jerman telah memperkenalkan metode pirolitik sederhana untuk produksi fase gas asam karbonat memungkinkan karakterisasi spektroskopi dari fase gas asam karbonat dan monomethyl ester (Angewandte Chemie International Edition, 2014).
Asam karbonat hanya ada dalam sepersekian detik ketika karbon dioksida larut dalam air sebelum menjadi campuran proton dan anion bikarbonat..
Meskipun umurnya pendek, asam karbonat memberikan dampak abadi pada atmosfer dan geologi Bumi, serta pada tubuh manusia..
Karena umurnya yang pendek, kimia asam karbonat yang terperinci telah terselubung dalam misteri. Para peneliti seperti Berkeley Lab. Dan University of California (UC) Berkeley membantu mengangkat tabir ini melalui serangkaian percobaan unik.
Dalam studi terbaru mereka, mereka telah menunjukkan bagaimana molekul karbon dioksida gas dipecahkan oleh air untuk memulai transfer kimia proton yang menghasilkan asam karbonat dan bikarbonat (Yarris, 2015).
Pada tahun 1991 para ilmuwan di Goddard Space Flight Center NASA (AS) berhasil membuat sampel H2CO3 padat. Mereka melakukan ini dengan memaparkan campuran beku air dan karbon dioksida ke radiasi proton berenergi tinggi, dan kemudian memanaskannya untuk menghilangkan kelebihan air..
Asam karbonat yang tersisa ditandai dengan spektroskopi inframerah. Fakta bahwa asam karbonat dibuat dengan iradiasi campuran padat H2O + CO2, atau bahkan dengan iradiasi es kering saja.
Ini telah menyebabkan saran bahwa H2CO3 dapat ditemukan di luar angkasa atau di Mars, di mana krim es H2O dan CO2 ditemukan, serta sinar kosmik (Khanna, 1991)..
Sifat fisik dan kimia
Asam karbonat hanya ada dalam larutan air. Belum dimungkinkan untuk mengisolasi senyawa murni. Larutan ini mudah dikenali karena memiliki efervesensi gas karbon dioksida yang terlepas dari media berair..
Ini memiliki berat molekul 62.024 g / mol dan kepadatan 1.668 g / ml. Asam karbonat adalah asam lemah dan tidak stabil, yang sebagian berdisosiasi dalam air dalam ion hidrogen (H +) dan ion bikarbonat (HCO3-) dengan pKa 3,6..
Menjadi asam diprotik, dapat membentuk dua jenis garam, karbonat dan bikarbonat. Penambahan basa ke asam karbonat berlebih memberikan garam bikarbonat, sedangkan penambahan basa asam karbonat memberikan garam karbonat (Pusat Informasi Bioteknologi Nasional, 2017)..
Asam karbonat tidak dianggap beracun atau berbahaya, dan ada dalam tubuh manusia. Namun, paparan dengan konsentrasi tinggi dapat mengiritasi mata dan saluran pernapasan.
Penggunaan
Menurut Michelle McGuire di Ilmu Gizi, danAsam karbonat ditemukan dalam makanan fermentasi dalam bentuk limbah yang dihasilkan oleh bakteri yang memakan makanan yang membusuk.
Gelembung gas yang diproduksi dalam makanan biasanya adalah karbon dioksida dari asam karbonat dan merupakan tanda bahwa makanan itu berfermentasi. Contoh makanan fermentasi yang biasa dikonsumsi adalah kecap, sup miso, asinan kubis, kimchi Korea, tempe, kefir dan yogurt.
Biji-bijian dan sayuran yang difermentasi juga mengandung bakteri menguntungkan yang dapat mengendalikan mikroorganisme yang berpotensi patogen di dalam usus Anda dan meningkatkan produksi vitamin B-12 dan K.
Asam karbonat, larutan karbon dioksida atau dihidrogen karbonat terbentuk selama proses karbonasi air. Ini bertanggung jawab atas aspek effervescent dari minuman ringan dan minuman ringan, seperti yang ditunjukkan dalam Kamus Ilmu dan Teknologi Pangan.
Asam karbonat berkontribusi terhadap keasaman tinggi dari soda, tetapi kandungan gula rafinasi dan asam fosfat adalah penyebab utama keasaman tersebut (DUBOIS, 2016).
Asam karbonat juga digunakan di banyak bidang lain, seperti obat-obatan, kosmetik, pupuk, pengolahan makanan, anestesi, dll..
Signifikansi
asam karbonat umumnya ditemukan dalam air dari samudera, laut, danau, sungai dan hujan karena bentuk ketika karbon dioksida, yang tersebar luas di atmosfer, kontak dengan air.
Bahkan ada di es gletser, meskipun dalam jumlah yang lebih kecil. Asam karbonat adalah asam yang sangat lemah, meskipun dapat berkontribusi terhadap erosi seiring waktu.
Peningkatan karbon dioksida di atmosfer telah menyebabkan lebih banyak asam karbonat dihasilkan di lautan dan di beberapa bagian, bertanggung jawab atas sedikit peningkatan keasaman lautan selama seratus tahun terakhir.
Karbon dioksida, produk limbah metabolisme sel, ditemukan dalam konsentrasi yang relatif tinggi dalam jaringan. Ini berdifusi dalam darah dan dibawa ke paru-paru untuk dihilangkan dengan udara kadaluarsa.
Karbon dioksida jauh lebih mudah larut daripada oksigen dan mudah berdifusi ke dalam sel darah merah. Bereaksi dengan air untuk membentuk asam karbonat, yang pada pH basa darah muncul terutama sebagai bikarbonat (Robert S. Schwartz, 2016).
Karbon dioksida memasuki darah dan jaringan karena tekanan parsial lokal lebih besar daripada tekanan parsialnya dalam darah yang mengalir melalui jaringan. Ketika karbon dioksida memasuki darah, ia bergabung dengan air untuk membentuk asam karbonat yang berdisosiasi menjadi ion hidrogen (H +) dan ion bikarbonat (HCO3-).
Konversi alami karbon dioksida menjadi asam karbonat adalah proses yang relatif lambat. Namun, karbonat anhidrase, enzim protein yang ada di dalam sel darah merah, mengkatalisasi reaksi ini dengan cukup cepat sehingga dicapai hanya dalam sepersekian detik..
CO2 + H2O ⇌ H2CO3
Karena enzim hanya ada di dalam sel darah merah, bikarbonat terakumulasi ke tingkat yang jauh lebih besar dalam sel darah merah daripada dalam plasma..
Kemampuan darah untuk mengangkut karbon dioksida dan bikarbonat ditingkatkan dengan sistem transportasi ion ke dalam membran sel darah merah yang secara bersamaan bergerak ion bikarbonat keluar dari sel dan masuk ke plasma dalam pertukaran untuk ion klorida.
Pertukaran simultan dari kedua ion ini, yang dikenal sebagai pertukaran klorida, memungkinkan plasma untuk digunakan sebagai tempat penyimpanan bikarbonat tanpa mengubah muatan listrik plasma atau sel darah merah..
Hanya 26 persen dari total kandungan karbon dioksida dari darah ada sebagai bikarbonat di dalam sel darah merah, sementara 62 persen ada sebagai bikarbonat dalam plasma; Namun, sebagian besar ion bikarbonat pertama kali diproduksi di dalam sel, kemudian diangkut ke plasma.
Urutan terbalik dari reaksi terjadi ketika darah mencapai paru-paru, di mana tekanan parsial karbon dioksida lebih rendah daripada dalam darah. Reaksi yang dikatalisis oleh karbonat anhidrase terbalik di paru-paru, di mana ia mengubah bikarbonat kembali menjadi CO2 dan memungkinkan pengusirannya (Neil S. Cherniack, 2015).
Referensi
- Edisi Internasional Angewandte Chemie. (2014, 23 September). Asam Karbonat - Dan Masih Ada! Diperoleh dari chemistryviews.org.
- Formula asam karbonat. (S.F.). Dipulihkan dari softschools.com.
- DUBOIS, S. (2016, 11 Januari). Asam Karbonat dalam Makanan. Diperoleh dari livestrong.com.
- EMBL-EBI (2016, 27 Januari). asam karbonat. Dipulihkan dari ebi.ac.uk.
- Database Metabolom Manusia. (2017, 2 Maret). Asam karbonat. Diperoleh dari hmdb.ca.
- Khanna, M. M. (1991). Studi inframerah dan spektral massa es H2O + CO2 iradiasi yang diiradiasi: Bukti untuk asam karbonat. Spectrochimica Acta Bagian A: Spektroskopi Molekul Volume 47, Edisi 2, 255-262. Diperoleh dari science.gsfc.nasa.gov.
- (1991). Asam Karbonat. Diperoleh dari ncbi.nlm.nih.
- Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi ... (2017, 11 Maret). Basis Data Gabungan PubChem; CID = 767. Diperoleh dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Neil S. Cherniack, e. a. (2015, 20 Maret). Pernafasan manusia Dipulihkan dari britannica.com.
- Robert S. Schwartz, C. L. (2016, 29 April). Darah Dipulihkan dari britannica.com.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Asam karbonat. Diperoleh dari: chemspider.com.
- Yarris, L. (2015, 16 Juni). Mengungkap Misteri Asam Karbonat. Diperoleh dari: newscenter.lbl.gov.
- Zumdahl, S. S. (2008, 15 Agustus). Asam oksi Diperoleh dari: britannica.com.