يتكون حمض الكربونيك من اتحاد كلٍ من

يتكون حمض الكربونيك من اتحاد كلٍ من :

غاز ثنائي أكسيد الكربون في الماء .

ويُعتبر حمض الكربونيك من المركبات التي تحتوي على الكربون وله الصيغة الكيميائية H2CO3، وتشتمل محاليل ثاني أكسيد الكربون في المياه على مقادير قليلة من ذلك المركب، ومن الممكن كذلك كتابة صيغته الكيميائية كالتالي: OC (OH) 2 وفقًا إلى وجود رابطة مزدوجة من الكربون والأكسجين فيه، ويتم تحويل فقط كمية قليلة من ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الكربونيك في التوازن الكيميائي.

وتتكون بنية حمض الكربونيك من رابطة مزدوجة كربون-أكسجين وروابط أخرى أحادية كربون-أكسجين، وكل ذرات الأكسجين التي تتشارك في رابطة واحدة مع الكربون تحتوي على ذرة هيدروجين واحدة مرتبطة بها، وفي الغالب ما يتم وصف حمض الكربونيك بأنه حمض تنفسي إذ أنه الحمض الوحيد الذي يزفر في الحالة الغازية عن طريق رئتي الإنسان، كما أنه من الأحماض الضعيفة ويشكل أملاح كربونات وبيكربونات. [1]

صيغة حمض الكربونيك

الصيغة الكيميائية لحمض الكربونيك هي H2CO3 .

وهذا الحمض يتكون من انحلال غاز ثاني أكسيد الكربون وتحلله المائي في المياه، ويُعد الكربونيك العامل الرئيسي للترشيح الطبيعي في الكثير من النظم البيئية المعتدلة، كما أنه حمض ضعيف وليس مستقرًا ويتفكك إلى أيونات الهيدروجين (H +) وأيونات البيكربونات (HCO3–) بسرعة.

خصائص حمض الكربونيك

يتميز حمض الكربونيك بالعديد من الخصائص الفيزيائية والخصائص الكيميائية التي تُميزه عن غيره من الأحماض، وفي التالي توضيح لهما:

الخصائص الفيزيائية

• مركب حمض الكربونيك له قيمة pKa 6.35.
• تبلغ الكتلة المولية لحمض الكربونيك 62.024 جرامًا لكل مول.
• كثافته في الحالة القياسية هي 1.668 جرام لكل سنتيمتر مكعب.
• البيكربونات هي القاعدة المترافقة التي تُقابل حمض الكربونيك.

الخصائص الكيميائية

• حمض الكربونيك حمض ضعيف وغير مستقر بطبيعته.
• يخضع H2CO3 إلى تفكك جزئي في وجود المياه لينتج أيونات H + و HCO3- (بيكربونات).
• حمض الكربونيك هو حمض ثنائي البروتين، مما يعني أنه قد يشكل نوعين من الأملاح، وهما البيكربونات والكربونات.
• ينتج عن إضافة كمية قليلة من القاعدة إلى H2CO3 تكوين أملاح البيكربونات، في حين أن إضافة القاعدة في الغلة الزائدة تؤدي إلى أملاح الكربونات.

تفاعل حمض الكربونيك مع الماء

عندما يتفاعل حمض الكربونيك مع المياه كما يحدث في المحيطات فقد يؤدي إلى حدوث تحول في الرقم الهيدروجيني للماء بمقدار -0.1 تقريبًا، بحيث يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الممتص مع المياه ويشكل H2CO3، ويُشار إلى تلك العملية عادة باسم (تحمض المحيطات).

استخدامات حمض الكربونيك

يُعتبر حمض الكربونيك من المركبات الهامة جدًا مع مجموعة كبيرة من الاستخدامات، ومن تلك الاستخدامات ما يلي:

• يساهم في نقل ثاني أكسيد الكربون إلى خارج الجسم.
• يتم استخدام H2CO3 في ترسيب الكثير من أملاح الأمونيوم مثل بيرسلفات الأمونيوم.
• يدخل حمض الكربونيك في تحضير المياه الغازية والنبيذ الفوار وغيرها من المشروبات الغازية.
• بواسطة H2CO3 تتم بروتونات القواعد المتنوعة التي تشتمل على النيتروجين في مصل الدم.
• يمكن من خلاله علاج السعفة ومشكلات الجلد الأخرى عن طريق تطبيق الحمض على المنطقة المصابة.
• المحاليل التي تشتمل على حمض الكربونيك فعالة جدًا في تنظيف العدسات اللاصقة من الشوائب والأتربة العالقة.
• من الممكن تناوله بواسطة الفم للحث على القيء عند الحاجة (كما يحدث مع حالات تناول الجرعة الزائدة من المخدرات).

H2co3 حمض قوى ام ضعيف

إن حمض الكربونيك من الأحماض الضعيفة، أي أنه ليس حمضًا قويًا، إذ أن:

• H2CO3 يتفكك إلى بروتون (H + كاتيون) وأيون بيكربونات (HCO3- أنيون).
• ينفصل ذلك المركب جزئيًا فقط في المحاليل المائية.
• بالإضافة إلى أن القاعدة المترافقة لحمض الكربونيك هي (أيون البيكربونات)، وهي عبارة عن قاعدة جيدة نسبيًا.

وتلك الأسباب هي ما جعلت تصنيف حمض الكربونيك على أنه من الأحماض الضعيفة بدلاً من القوية.

أهمية حمض الكربونيك في الدم

إن أيون البيكربونات عبارة عن وسيط ينقل ثاني أكسيد الكربون من جسم الإنسان عن طريق عملية تبادل الغازات التنفسية، ومن الجدير بالذكر أن تفاعلات الترطيب التي يمر بها ثاني أكسيد الكربون بطيئة للغاية، وبالأخص عندما لا يوجد محفز مناسب، ومع هذا، فإن وجود عائلة الإنزيم المعروفة باسم الأنهيدرات الكربونية في خلايا الدم الحمراء تُزيد من نسبة التفاعل.

وإنزيمات الأنهيدراز الكربونية هي ما تعمل على زيادة تحفيز تحويل ثاني أكسيد الكربون والمياه إلى الأيونات المنفصلة لحمض الكربونيك، ويترتب على هذا إنتاج أنيون بيكربونات يذوب داخل بلازما الدم، ويتم عكس التفاعل المحفز في الرئتين، وبالتالي يؤدي لتكوين غاز ثاني أكسيد الكربون، وبعد هذا يحدث الزفير.

فوائد حمض الكربونيك

تتمثل فوائد حمض الكربونيك في علاج جسم الإنسان من خلاله، فعن طريق آلية عمله الغير غازية والسهلة في جسم الإنسان، يمكنه أن يقدم الكثير من الفوائد الصحية، وفي التالي أهم الفوائد التي تم ملاحظتها لحمض الكربونيك: [2]

• تحسين الدورة الدموية.
• تقليل الالتهاب.
• تخفيف الألم.
• تحسين صحة الجلد.
• تعزيز الأداء الرياضي.
• تحسين وظيفة المناعة.
• تخفيف التوتر.
• تحسين وظيفة الجهاز التنفسي.
• إزالة السموم.
• تحسين العافية بشكل عام.

تحسين الدورة الدموية: من الممكن أن يعزز العلاج بحمض الكربونيك تدفق الدم في الجسم، كما يعمل على زيادة وصول الأكسجين والمغذيات إلى الأعضاء والأنسجة.

تقليل الالتهاب: يمتلك حمض الكربونيك تأثيرات مضادة للالتهابات والتي يمكنها المساعدة على تقليل أعراض الحالات المختلفة.

تخفيف الألم: قد يكون العلاج باستخدام حمض الكربونيك من الأساليب الطبيعية لتقليل الألم لمن يعانون من الآلام المزمنة.

تحسين صحة الجلد: قد ينتج عن زيادة أكسجة الجلد تعزيز مظهره وتقليل ظهور التجاعيد والخطوط الدقيقة وغيرها من علامات الشيخوخة.

تعزيز الأداء الرياضي: من الممكن أن يؤدي تعزيز تدفق الدم والأكسجين إلى زيادة الأداء الرياضي والمقدرة على التحمل.

تحسين وظيفة المناعة: قد يحفز العلاج من خلال حمض الكربونيك قوة الجهاز المناعي، وبالتالي يساهم في محاربة العدوى والأمراض.

تخفيف التوتر: فقد يعمل العلاج بحمض الكربونيك كمهدئ، وبالتالي يُقلل من نسبة التوتر، ويعزز الاسترخاء.

تحسين وظيفة الجهاز التنفسي: من الممكن أن يُطور العلاج بحمض الكربونيك وظيفة الجهاز التنفسي في مرض الانسداد الرئوي، الربو وغيرها من أمراض الجهاز التنفسي.

إزالة السموم: قد تساهم زيادة تدفق الدم والأكسجين في التخلص من السموم وإزالتها من الجسم.

تحسين العافية بشكل عام: يُمكن أن يكون العلاج بحمض الكربونيك من العلاجات الصحية عامةً، إذ أنها تحسن من العافية بكل جوانبها.

أضرار حمض الكربونيك

يُمكن القول بإن حمض الكربونيك ليس له أضرار، إذ لا يعتبر سامًا أو له خطورة على صحة الإنسان، وهذا لأنه يوجد بصورة طبيعية في الجسم، ومع هذا، من الهام ملاحظة أن التعرض لتركيزات مرتفعة من H2CO3 قد يؤدي إلى تهيج الجهاز التنفسي والعينين.