中文名：碳酸

外文名：carbonicacid

化学式：H₂CO₃

分子量：62.03

CAS登录号：463-79-6

水溶性：可溶于水

密度：1.669g/cm³

应用：产生二氧化碳

酸性：弱酸性

物理性质

碳酸酸性极低，其饱和水溶液pH约为5.6，其水溶液显酸性故可以使指示剂变色（可以使石蕊溶液变红色）。

化学性质

结构简式：HO—CO—OH在CO₂溶于水时形成。

纯的碳酸以C(OH)₄存在是个不稳定的晶体，遇水剧烈分解。

碳酸是一种二元酸，其电离分为两步：

H₂CO₃ ⇌ HCO₃^- + H⁺ ； K_a1 = 4.2×10^-7 mol/L； pK_a1 = 6.38(25 °C)

HCO₃^-⇌ CO₃^2- + H⁺ ； K_a2 = 5.61×10^-11 mol/L； pK_a2 = 10.25 (25 °C)

需要注意的是，以上所述值并不适用于实际估算碳酸的酸性，因为单个碳酸分子的酸性比醋酸和甲酸都要强。实际上，碳酸分子只出现在二氧化碳和水的动态平衡中，其浓度比二氧化碳低得多，故酸度实际上较低。

化学反应

生成和分解

CO₂溶于水生成碳酸，方程式为：CO₂+H₂O⇌H₂CO₃

碳酸不稳定、易分解，分解生成CO₂和H₂O，方程式为：H₂CO₃⇌H₂O+CO₂↑

两种情况同时存在，达到动态平衡，方程式用“⇌”表示

复分解反应

在实验室里，二氧化碳常用稀盐酸与大理石（或石灰石，主要成分都是碳酸钙）反应来制取。反应的化学方程式可以表示如下：

三维模型

碳酸不稳定容易分解成二氧化碳和水 H₂CO₃⇌H₂O+CO₂↑

总的方程式是：

CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑ （反应有气体和水生成）

酸性

碳酸是二元弱酸，会分步电离，有微腐蚀性。

H₂CO₃⇌HCO₃^-+H⁺

HCO₃^-⇌CO₃^2-+H⁺

碳酸显酸性，会使紫色石蕊试液变成红色。二氧化碳在溶液中大部分是以微弱结合的水合物形式存在，只有一小部分形成碳酸（H₂CO₃）——饱和CO₂溶液中只有1%的CO₂与H₂O化合成碳酸。在常温时，CO₂ ：H₂CO₃为600 ：1。碳酸的热稳定性很差。碳酸加热时全部分解并放出二氧化碳。碳酸在碱的作用下，能生成酸式碳酸盐M(HCO₃)₂和碳酸盐MCO₃（M代表二价金属）。许多金属的酸式碳酸盐的溶解度稍大于正盐，其溶解度和Pco₂（二氧化碳分压）有关。Pco₂大，碳酸盐溶解于水；Pco₂小（或升温），析出碳酸盐，自然界的钟乳石就是这样形成的。硬水加热软化就是因为生成了碳酸盐沉淀。所有的酸式碳酸盐受热均分解为CO₂和相应的正盐。

已制备出纯碳酸（碳酸晶体），但条件非常苛刻，要保存在绝对无水的条件下，不然纯碳酸会剧烈分解。

有时，碳酸也会给我们日常生活带来麻烦。地面上的二氧化碳气体溶于水，生成碳酸。当地面水渗入地下时，碳酸也被带到地下，并与地下石灰岩里不溶于水的碳酸钙发生化学反应，生成可溶于水的碳酸氢钙。含有碳酸氢钙的水称为“硬水”，因此地下水都属于“硬水”。江河里的水不含碳酸氢钙，不是“硬水”。

有些地方所用的自来水的水源是地下水，在煮开水时，水中的碳酸氢钙受热分解成碳酸钙、二氧化碳和水。碳酸钙是不溶解在水中的沉淀物，它沉积在水壶和锅炉的壁上，天长日久便成为一层白色的很坚硬的物质，称为锅垢（俗称水碱）。这层碳酸钙的导热性很差，因此烧水时会浪费燃料。如果锅炉和管道中的锅垢太厚，还有发生爆炸的危险。所以，工业生产中总是把“硬水”先用化学方法除去或减少碳酸钙，使它软化以后再用。