碳酸的理化特性

物理性質

碳酸酸性極低，其飽和水溶液pH約為5.6，其水溶液顯酸性故可以使指示劑變色（可以使石蕊溶液變紅色）。

化學性質

結構簡式：HO—CO—OH在CO?溶于水時形成。

純的碳酸以C(OH)4存在是個不穩定的晶體，遇水劇烈分解。

碳酸是一種二元酸，其電離分為兩步：

H?CO? ? HCO?- + H+ ； Ka1 = 4.2×10-7 mol/L； pKa1 = 6.38(25 °C)

HCO3-? CO32- + H+ ； Ka2 = 5.61×10-11 mol/L； pKa2 = 10.25 (25 °C)

需要注意的是，以上所述值并不適用于實際估算碳酸的酸性，因為單個碳酸分子的酸性比醋酸和甲酸都要強。實際上，碳酸分子只出現在二氧化碳和水的動態平衡中，其濃度比二氧化碳低得多，故酸度實際上較低。

化學反應

生成和分解

CO2溶于水生成碳酸，方程式為：CO2+H2O?H2CO3

碳酸不穩定、易分解，分解生成CO2和H2O，方程式為：H2CO3?H2O+CO2↑

兩種情況同時存在，達到動態平衡，方程式用“?”表示

復分解反應

在實驗室里，二氧化碳常用稀鹽酸與大理石（或石灰石，主要成分都是碳酸鈣）反應來制取。反應的化學方程式可以表示如下：

三維模型

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 +H2CO3（兩種化合物互相交換成分）

碳酸不穩定容易分解成二氧化碳和水 H?CO3?H2O+CO2↑

總的方程式是：

CaCO?+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ （反應有氣體和水生成）

酸性

碳酸是二元弱酸，會分步電離，有微腐蝕性。

H2CO3?HCO3-+H+

HCO3-?CO32-+H+

碳酸顯酸性，會使紫色石蕊試液變成紅色。二氧化碳在溶液中大部分是以微弱結合的水合物形式存在，只有一小部分形成碳酸（H2CO3）——飽和CO2溶液中只有1%的CO2與H2O化合成碳酸。在常溫時，CO2 ：H2CO3為600 ：1。碳酸的熱穩定性很差。碳酸加熱時全部分解并放出二氧化碳。碳酸在堿的作用下，能生成酸式碳酸鹽M(HCO3)2和碳酸鹽MCO3（M代表二價金屬）。許多金屬的酸式碳酸鹽的溶解度稍大于正鹽，其溶解度和Pco2（二氧化碳分壓）有關。Pco2大，碳酸鹽溶解于水；Pco2小（或升溫），析出碳酸鹽，自然界的鐘乳石就是這樣形成的。硬水加熱軟化就是因為生成了碳酸鹽沉淀。所有的酸式碳酸鹽受熱均分解為CO2和相應的正鹽。

已制備出純碳酸（碳酸晶體），但條件非常苛刻，要保存在絕對無水的條件下，不然純碳酸會劇烈分解。