Kohlensäure

Kohlensäure (H₂CO₃) ist das Reaktionsprodukt aus Kohlendioxid und Wasser. Kohlendioxid und Wasser reagieren im wässrigen Milieu nur unvollständig. Nur 0,1 Prozent der gelösten Kohlendioxidmoleküle reagieren mit Wasser. Daher existiert sie praktisch ausschließlich im gelöstem Zustand (zum Beispiel in Mineralwasser). Die Salze der Kohlensäure heißen Carbonate oder Hydrogencarbonate. Wichtige Vertreter sind Natriumhydrogencarbonat (Trivialname: Natron, NaHCO₃), Natriumcarbonat (Soda, Na₂CO₃), Kaliumcarbonat (Pottasche, K₂CO₃) und Kalk (Calciumcarbonat CaCO₃), (gebrannter Kalk (CaO) und gelöschter Kalk (Ca(OH)₂) sind jedoch keine Carbonate).

Entgegen der weit verbreiteten Meinung, dass Kohlenstoffsäure nicht isoliert werden kann, konnte sie tatsächlich bereits in reiner Form dargestellt werden. Bei tiefen Temperaturen und unter absoluter Abwesenheit von Wasser oder Metallionen (beide katalysieren stark die Zersetzungsreaktion zu Kohlenstoffdioxid und Wasser), kann die Kohlenstoffsäure H₂CO₃ als wasserklare, farblose Flüssigkeit dargestellt werden.

$CO_2^{} + H_2O \;\overrightarrow{\leftarrow}\; H_2CO_3^{}$

Die Kohlensäure ist eine höchst schwache zweiprotonige Säure. Sie gibt daher ihre Protonen in zwei Dissoziationsstufen an Wasser oder andere Basen ab:

1. $H_2CO_3^{} + H_2O\;\overrightarrow{\leftarrow}\; HCO_3^- + H_3O^+$

Hierbei wird das Hydrogencarbonat-Ion HCO₃^- gebildet, die entsprechenden Salze heißen Hydrogencarbonate, ein Beispiel ist das Natriumhydrogencarbonat, NaHCO₃.

2. $HCO_3^- + OH^- \;\overrightarrow{\leftarrow}\; CO_3^{2-} + H_2O$

Hierbei wird das Carbonat-Ion CO₃^2- gebildet. Die entsprechenden Salze heißen Carbonate, zum Beispiel Natriumcarbonat, Na₂CO₃, (Trivialname: Soda oder auch Waschsoda).

Kohlensäurehaltiges Mineralwasser ist auch bekannt als Sprudel.

Darüberhinaus sind organische Derivate der Kohlensäure bekannt, so verschiedene Kohlensäureester. Sie sind leicht zugänglich durch die Reaktion von Phosgen mit Alkoholen. Von technischer Bedeutung sind vor allem die Amide der Kohlensäure. Ihre Stammverbindung ist der Harnstoff; als Beispiel seien die Urethane (von Urea, Harnstoff) genannt. Es sind die Monoestermonoamide der Kohlensäure; diese sind die Stammverbindungen überaus wichtiger Kunststoffe, der Polyurethane.

Literatur

Ulrich Kölle: Rund um Kohlensäure. CHEMKON 10(2), S. 66 - 68 (2003), ISSN 0944-5846
Th. Loerting, Chr. Tautermann, R.T. Kroemer: Angew. Chem. Int. Ed., Bd. 39, Ausg. 5, p.891-894 "On the Surprising Kinetic Stability of Carbonic Acid"

Kategorie:Chemische Verbindung

Kohlensäure

Literatur

See also: Kohlensäure, Base (Chemie), Harnstoff, Hydrogencarbonat, Kaliumcarbonat, Karbonat, Kohlendioxid, Mineralwasser, Natriumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat