Koolstofzuur

Koolstofzuur, chemisch koolstofzuur (H2CO3), is een zwak diprotonig zuur. In water ontstaat koolstofzuur voornamelijk doordat kooldioxide (CO2) in water oplost: CO2 + H2O ⇌ H2CO3. In oplossing is de werkelijke concentratie van H2CO3 nauw verweven met de hoeveelheid opgelost CO2; de hydratie van CO2 is slechts gedeeltelijk volledig, zodat CO2(aq) vaak als H2CO3 wordt weergegeven.

Koolstofzuur kan twee protonen afstaan: H2CO3 ⇌ H+ + HCO3− (eerste dissociatie; pKa1 ongeveer 6,35 bij 25°C) en HCO3− ⇌ H+ + CO3^2− (tweede dissociatie; pKa2 ongeveer 10,33 bij 25°C). Dit betekent dat bij lage tot neutrale pH vooral HCO3− aanwezig is, terwijl H2CO3 en CO3^2− in mindere mate voorkomen. Door deze viering vormt koolstofzuur/bicarbonaat-systeem een belangrijke buffervoorziening in veel waterige omgevingen.

Betekenis en toepassingen: in het menselijk lichaam is het koolstofdioxide/bicarbonaat-systeem de belangrijkste buffer die de bloed-pH reguleert. In natuurlijke wateren stabiliseert dit systeem de zuurgraad en speelt het een cruciale rol bij de koolstofcyclus. Verhoogde atmosferische CO2 leidt tot meer in oplossing gevormd H2CO3 in oceanen, wat resulteert in oceanenverzuring; dit verlaagt de pH en verlaagt de beschikbaarheid van CO3^2− voor kalkvorming door mariene organismen.

Samenvattend is koolstofzuur een zwak zuur gekoppeld aan het koolstofdioxide-systeem in water, met belangrijke functies in biologie, milieukunde en klimaatgerelateerde processen.