炭酸についての質問です。炭酸は空気中では非常に不安定で、水に二酸化炭素を通して、水の中で存在させるこ

炭酸についての質問です。炭酸は空気中では非常に不安定で、水に二酸化炭素を通して、水の中で存在させることが出来るようですが、水の中では、H2CO3として存在しているのでしょうか？それともHCO3マイナスとして存在しているのでしょうか？

炭酸水中の、二酸化炭素と炭酸の平衡定数は、25℃で1.7×10^-3で、
炭酸とHCO3^マイナスの一段階目の酸解離定数3.6とありました。

ということは、二酸化炭素の500分の1程度が炭酸になっていて、その中の70%程度が炭酸水素イオンとなっているのでしょうか？


また、市販されている炭酸水などから出てくる、あの炭酸だと思っていた泡は、炭酸ではなく、二酸化炭素ということになるのでしょうか？

No.4 ベストアンサー 回答者： ORUKA1951 回答日時： 2016/06/01 20:25

＞炭酸は空気中では非常に不安定で

というか、ないはず。水分子が一つでもあるとCO₂とH₂Oに戻る。
　水分子が、CO₂に配位しているH₂Oを引っぺがす。

　なお、炭酸と二酸化炭素は別物です。(^^)。

二酸化炭素は水に溶けてあくまで
CO₂の状態で存在する。
　その一部が水と結合して、炭酸を作ります。
CO₂ + H₂O ⇄ H₂CO₃　　kn = 1.7 × 10⁻³
　とほとんどはCO₂のまま。0.0017　約 1/590 ですね。

二段階解離して
H₂CO₃ ⇄ H⁺ + HCO₃⁻　　　2.5×10⁻⁴
　0.00025 ・・1/4000ですね。

＞500分の1程度が炭酸になっていて、その中の70%程度が炭酸水素イオンとなっているのでしょうか？
　1/600 が炭酸になり、さらにそのうちの 1/4000が炭酸水素イオン・・

ちなみに
HCO₃⁻ ⇄ H⁺ + CO₃⁻　　　kn = 4.7×10⁻¹¹
ですから、２２０億分の一がCO₃⁻

＞市販されている炭酸水などから出てくる、あの炭酸だと思っていた泡は、
　もちろん二酸化炭素です。

　二酸化炭素を溶かした水が炭酸水、あるいは、ソーダ水といいますが、ソーダ(ナトリウムのこと)と言われるゆえんは、炭酸ナトリウム鉱泉に由来する。二酸化炭素を溶かした水にカルシウムやマグネシウム、あるいはアルカリ金属があると炭酸塩を作る。そのために、水溶液が炭酸水、あるいは炭酸と呼ばれることがある。

この回答へのお礼

いつもありがとうございます。

そもそも誤解してたことが原因でした。
炭酸水や炭酸ガスは、H2CO3のことだと思い込んでたのが原因でした。

今回、また詳しくなり、ありがたく思っています。
式も入れて、イメージしやすかったです。

お礼日時：2016/06/05 19:22

No.3 回答者： nubewo2006 回答日時： 2016/06/01 18:52

質問者さんは炭酸=H2CO3と考えておられるようですが、炭酸という言葉の意味は実際にはいろいろあって、誤解を招きやすいです。

たとえば回答者No2の方のように、炭酸=二酸化炭素=CO2と考える方もおられます。ボンベにつめた気体のCO2のことを炭酸ガスとよぶ業界もありますから、間違いと言うわけではありません。
なお回答者No1の方は、質問者さんとおなじ炭酸=H2CO3という定義を採用しておられますが、あまり参考にはなりません。
「一部が炭酸になる」と習ったそうですが、ほとんど嘘みたいなものです。(厳密に言えばうそではないですが)
「分子」という概念をまだ教えられない子供に対して不正確な知識を先生が教えたのかもしれませんが、それを今でも引きずっておられるようです。
中～高校生が学ぶべき知識はもっと正確なものなので、参考にはされないほうがいいでしょう。

さて、誤解を回避するには分子を記号で書くのが一番です。

水中にCO2を溶かした時、理論上は四つの化学種が存在しえます。CO2, H2CO3, HCO3-, CO3^2-ですね。
このうち、我々の暮らす常温常圧の世界でもっとも安定=存在しやすいのがHCO3-です。一方、もっとも不安定なのがH2CO3です。
わざわざH2Oと反応しないでCO2のままで水に溶けるか、プロトンを放出してHCO3-になったほうが安定なので、水中ではほぼゼロです。
「一部が炭酸になる」とはとても言えません。

＞ということは、二酸化炭素の500分の1程度が炭酸になっていて、その中の70%程度が炭酸水素イオンとなっているのでしょうか？
この計算根拠がわかりません。計算はCO2→CO3-までの四段階の反応の平衡を解くので、ものすごく面倒くさいです。
たぶんですが、勘違いに基づく計算間違いだろうと思います。実際はH2CO3なんてほとんど存在しません。

＞市販されている炭酸水などから出てくる、あの炭酸だと思っていた泡は、炭酸ではなく、二酸化炭素ということになるのでしょうか？
その通りです。もとから水中にはほぼ存在しませんし、空気ではCO2が安定ですから、気泡としてくるのはほぼ100%がCO2です。

なお、蛇足ですが、常温で高圧の世界、たとえば純CO2ガスと水を密閉容器に詰めて10気圧まで加圧したりすると、CO3^2-の量も増えてきます。

この回答へのお礼

ありがとうございました。

元々、CO2の気体(ガス)を炭酸ガスと言ったりしてるんですね。
炭酸ガスはH2CO3の気体のことだと思って勘違いしてました。

詳しくありがとうございました。

お礼日時：2016/06/05 19:19

No.2 回答者： すーぷ。 回答日時： 2016/06/01 18:02

炭酸と二酸化炭素はほぼ同意義語の筈ですよ

No.1 回答者： 猫爺 回答日時： 2016/05/31 15:59

あのね、小学校で二酸化炭素を水に溶かすと一部が炭酸になるとおそわらなかったかい？

H2CO3が炭酸、HCO3マイナスは炭酸水素イオン、
その数字は正しいのに、なぜこれらの物質の関係が分からないの？