Растворение углекислого газа в воде уравнение реакции

Почему раствор углекислого газа в воде имеет кислую среду? Напишите уравнение реакции растворения углекислого газа в воде

Ваш ответ

решение вопроса

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e2c64311f5c1e91 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Растворимость углекислого газа в воде и другие вопросы

Уважаемый Олег Мосин! Прочитал Вашу статью «Вода без воздуха (газов)» в www.o8ode.ru/article/answer/voda_bez_vozduha_gazov.htm. Разрешите задать Вам вопрос лично. Я биолог с некоторым знанием основ химии. Вопрос касается растворимости углекислого газа в воде. Сущности этого процесса. Часть растворенного газа взаимодействует с водой с образование угольной кислоты, которая диссоциирует на гидрокарбонат и ионы водорода. Зная константу диссоциации, содержание растворенного диоксида углерода, мы можем рассчитать показатель кислотности и содержание самой угольной кислоты – оно ничтожно.

Вопрос: что удерживает остальную часть диоксида углерода в воде, ведь он не находится газовой фазе, иначе бы сразу улетучился? Нигде не могу найти ответа на этот вопрос: что удерживает собственно диоксид в воде? Может он образует с молекулами воды водородные связи? Поскольку водородные связи могут образовываться между атомом водорода, связанным с атомом электроотрицательного элемента, и электроотрицательным элементом, имеющим свободную пару электронов (О,F,N)?

И еще один вопрос. При рН=3 реакция диссоциации смещается влево, угольная кислота разлагается на углекислый газ и воду. А растворенный диоксид? Все эти вопросы связаны с процессом дыхания у насекомых и взрывообразным выделением углекислого газа из жидкости трахеол. С этими вопросами напрямую связано действие карбоангидразы катализирующей процесс связывания диоксида с водой и образования гидрокарбоната. Но мне не известно, чтобы одна из многочисленных изоформ карбоангидразы катализировала обратный процесс. В случае с карбогемоглобином все ясно – эффект Бора. Но гидрокарбонат поступающий в альвеолы из плазмы крови, что индуцирует процесс связывания с протоном? Какова кинетика этого процесса?

Буду очень Вам признателен, если Вы внесете ясность в эти вопросы или уточните направление поиска ответов.

С уважением, Владимир.

Вообще, насколько я знаю, растворимость углекислого газа в воде выше для всех газов, она примерно в 70 раз выше растворимости кислорода и в 150 раз выше растворимости азота при коэффициенте адсорбции углекислого газа водой 12.8, что соответствует растворимости 87 мл газа в 100 мг воды. Конечное, можно было бы предположить, например, что СО 2 каким-то образом встраивается внутрь замкнутых кластеров воды и удерживается в них, как это имеет место в ….. Но вряд ли такой процесс может иметь место. Растворимость газов в воде различна и зависит как от внешних факторов — температуры и давления, так и от природы самого газа и его способности вступать в химическую реакцию с водой (как это происходит в случае с углекислым газом, который растворяется в воде за счёт химической реакции с образованием угольной кислоты, в свою очередь диссоциирующей на ионы Н + и НСО — 3). Но с другой стороны только 1% СО 2, находящегося в водном растворе, присутствует в нём в виде Н 2СО 3. На это несоответствие обратили внимание многие исследователи. Поэтому для удобства расчётов химических уравнений, рК а и рН принято считать, что весь СО 2 реагирует с водой.

С точки зрения химической кинетики процесс растворения углекислого газа в воде достаточно сложен. Когда СО 2 растворяется в воде, то устанавливается равновесие между угольной кислотой Н 2СО 3, бикарбонатом НСО 3 — и карбонатом СО 3 — .

H 2O + CO 2 ↔* H 2CO 3 ↔ H + + HCO 3 — ↔ H + + CO 3 2-

Расчёт константы ионизации в данном случае проводится по нижеследующей схеме:

2) HCO 3 — ↔ H + + CO 3 2-

Константа первой стадии ионизации равна рК а1 = 4,4 x 10 -7 ,

Константа второй стадии ионизации равна рК а2= 5,6 x 10 -11 ,

Поскольку в растворе угольной кислоты обе стадии ионизации находятся в состоянии равновесия, можно скомбенировать первую и вторую константы ионизации рК а1 и рК а2, умножив их:

рК а1 x pК а2 = 4,4 x 10 -7 x 5,6 x 10 -11 = 2,46 x10 -17

Баланс между углекислым газом, бикарбонатом и карбонатом зависит от pH: здесь действует принцип Ле Шателье — наличие в растворе ионов водорода сдвигает щелочную реакцию среды и кислую сторону (рН до 5,5). И наоборот удаление протонов из системы смещает равновесие реакции влево, когда углекислый газ восполняется из карбоната и бикарбоната. Таким образом, при низком значении pH, в системе преобладает углекислый газ, и фактически ни бикарбоната, ни карбоната не образуется, тогда как при нейтральном значении pH, бикарбонат доминирует над СО 2 и Н 2CO 3. И только при высоком pH, преобладает карбонат.

Карбоангидраза катализирует процесс гидратации СО 2 и дегидратации СО 2 (примерно в 100 раз).

Насчёт эффекта Бора, там если я не ошибаюсь, иной механизм — уменьшение значения рН вызывает уменьшение связывания кислорода с гемоглобином, в результате чего происходит выделение кислорода. Насколько я помню из институтского курса биохимии эффект Бора объясняется тем, что в молекуле гемоглобина имеются сайты связывания протонов в виде остатков гистидина и аспарагиновой кислоты. Как там всё происходит я точно не сказать не могу, но главная суть заключается в способности этих аминокислотных остатков взаимодействовать друг с другом в виде оксии дезокси-формы. В дезокси-форме остаток аспарагиновой кислоты способен формировать связь между протонированным остатком гистидина. Этот остаток гистидина имеет высокое значение pK a, поскольку связь гистидина с остатком аспарагиновой кислоты удерживает протон от диссоциации. Но в виде окси-форме образование такой связи невозможно и поэтому значение pK a для окси-формы гистидина возвращается к нормальному значению pK a. Поэтому, при рН крови 7,4 гистидин существует в оксигемоглобине в непротонированном виде. Высокие концентрации протонов способствуют образованию деокси-формы гистидина и как следствие этого освобождению кислорода. Освобождение СО 2 в свою очередь уменьшает сродство гемоглобина с кислородом двумя путями. Во-первых, некоторое количество СО 2 превращается в бикарбонат, освобождая протоны, ответственные за эффект Бора. Другая часть этого бикарбоната высвобождается эритроцитами, оставшаяся же часть бикарбоната взаимодействует непосредственно с гемоглобином, связываясь с N-группой аминокислотного остатка и формируя эфир неустойчивой карбаминовой кислоты уретан. В этом процессе снова происходит освобождение протонов, что в свою очередь приводит к высвобождению О 2 и связыванию СО 2. Таким образом происходит цикл дыхания.

Да сложный процесс. Я думал с раствлрением образуется определенная концентрация углльной кислоты. И подливая газировку можно удобрять со2 растения. Спасибо за подробный курс биохими!

источники:

http://gomolog.ru/reshebniki/9-klass/kuznecova-2019/36/1.html

http://www.o8ode.ru/article/learn/ugaz.htm