Колкото повече човек научава за света около себе си, толкова повече осъзнава ограниченията и несъвършенствата на своите знания. Вземете например газираната вода. Както знаете, тази напитка се различава от другите по това, че съдържа въглена киселина в малки дози, която незабавно започва да се разлага, щом развием тапата на бутилката.
Следователно не се съмняваме в твърдението в учебника по химия, че това вещество е изключително нестабилно. В газовата фаза той много бързо се превръща в смес от обикновена вода и обичайния въглероден диоксид. Въпреки това, както показват последните проучвания, е напълно възможно да се спори с това. Но първо нека си припомним какво е това вещество.
Какво е въглена киселина?
Формулата на това химично съединение изглежда доста проста: H2CO3, а нестабилността му говори за неговата слабост. Както е известно, дисоциацията на киселини става във вода и въпросното съединение не попада в изключението. Тук обаче има една особеност: поради наличието на две бази, този процес протича на два етапа:
H2CO3 ↔ H+ + NSO3 -,
HSO3- ↔ H+ + CO32-.
Когато взаимодейства със силна основа, въглеродната киселина образува нормални или киселинни карбонати. Последните се различават по това, че заместват не два, а само един водороден атом. Основен пример за нормален карбонат е содата за пране (Na2CO3) и содата за хляб (NaHCO3).
Какво откриха учените?
Когато безводният калиев бикарбонат (KHCO3) се протонира при -110oC, водородът избива K атом. Резултатът е много чиста въглена киселина. По-късно е намерен още по-лесен метод - нагряване във вакуум NH4HCO3 В резултат на това разлагане на амониевия бикарбонат се отделя амоний и образува се безводна въглена киселина. Последният проявява удивителна стабилност по време на сублимация във вакуум. Когато учените започнаха да изследват този парадокс, се оказа, че причината се крие в значението на енергийната бариера. За безводно съединение H2CO3 е 44 kcal/mol, а когато има вода стойността му е почти два пъти по-ниска - 24 kcal / mol. Така че при подходящи условия въглеродната киселина може да бъде в свободна форма. Това откритие обаче е интересно не само от гледна точка на теорията на химията. Практическата му стойност се състои в това, че ни позволи да изучаваме процеса на дишане по нов начин. Сега учените смятат, че образуването на въглеродна киселина в живия организъм се ускорява с помощта на специален ензим и точно това ви позволява бързо да отстраните въглеродния диоксид от клетките, първо в кръвта, а след това в белите дробове.
Астрономите също не пропуснаха да се възползват от това откритие: свободното състояние на въглеродния диоксид им позволи да проведат неговия спектрален анализ и сега това съединение може да бъде идентифицирано в атмосферата на планетите около нас. Всичко това предполага, че светът все още е пълен с различни мистерии и тайни. Изглежда съвременните учебници ще трябва да бъдат пренаписвани повече от веднъж, изяснявайки старите и откривайки нови знания.