碳酸是什么? ¹

碳酸（英语：Carbonic acid）是一种酸，化学式为H2CO3。当二氧化碳溶于水后，会形成碳酸。这个反应是可逆的，反应方程式如下：

在常温下，碳酸与二氧化碳的反应平衡常数为Kh=1.70×10?3，因此大部分二氧化碳不会参与反应。没有催化剂存在时，反应速率非常缓慢，正反应的反应速率常数为0.039 s?1，逆反应的反应速率常数为23 s?1。

碳酸在生物体内的作用

碳酸在生物体内起着重要的作用，它在代谢和胃酸分泌过程中都扮演着重要角色。

血液中的碳酸

在哺乳动物的血液中，碳酸起着非常重要的角色。当二氧化碳从细胞进入血液后，它会与水结合形成碳酸，然后失去一个H+，形成碳酸氢根离子（HCO3?）。碳酸氢根离子进入红血球，与另一个H+结合，再次形成碳酸。在肺部，碳酸中的水被去除，二氧化碳被释放出来。

控制碳酸与二氧化碳之间的反应平衡对于控制血液酸性非常重要。大多数生物体具有一种名为碳酸酐酶的酶，它能有效地控制这两种化合物之间的反应平衡。

碳酸在胃酸分泌中的作用

碳酸在胃酸的分泌中起着重要的作用。胃壁细胞通过主动运输形成钠离子和钾离子的浓度差，利用酶将碳酸合成为胃酸的成分之一，即盐酸。具体的反应过程如下：

细胞代谢产生二氧化碳，碳酸酐酶将二氧化碳和水结合成碳酸，碳酸再分解成碳酸氢根离子和氢离子。

碳酸氢根离子的浓度开始积累，然后被酶送出细胞，同时共同运输进氯离子以平衡电荷。碳酸氢根离子进入胃血管后会导致血液碱性上升，这被称为碱潮。

由于钠离子在细胞外的浓度较大，运输进钠离子的酶也会共同运输更多的氯离子。

钾钠腺苷三磷酸酶将氢离子主动运输进胃小管，同时将钾离子运进细胞。

细胞中积累的钾离子形成浓度差，通过共同运输的酶也将氯离子共同运输进胃小管；氢离子和氯离子就形成了盐酸。

钠钾泵将钠离子排出，将钾离子运进细胞，以维持电荷平衡。

综合以上步骤，可以写出净离子方程式：

碳酸的酸性

碳酸是一种二元酸，其电离过程分为两步：

需要注意的是，以上所述的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。但实际上，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，所以酸度实际上较低。第一步反应可以表示为：

Ka = 4.30×10-7 mol/L; pKa = 6.36

这个值被称为碳酸的解离常数。