碳酸的酸性与作用

碳酸（英语：Carbonic acid），原来也称挥发酸（Volatile acid）和呼吸酸（Respiratory acid），化学式为H2CO3，是酸的一种。二氧化碳（CO2）溶于水后，一部分二氧化碳会与水化合，形成碳酸对吡啶基硫脲。该反应是一个可逆反应，方程式如下：

该反应在常温下的平衡常数是Kh=1.70×10−3；因此大部分二氧化碳都不会参与反应。假若没有催化剂存在，反应速率十分缓慢，其反应速率常数仅为0.039 s−1（正反应）以及23 s−1（逆反应）。

碳酸的酸性与作用生物体内的碳酸

碳酸在生物体内至关重要，代谢和胃酸分泌过程中都需要碳酸。

碳酸的酸性与作用血液中的碳酸

在哺乳动物的血液中，碳酸在血液中所占的角色非常重要。当二氧化碳从细胞进入血液后，它会与水化合形成碳酸，其后被夺走一个H+，形成碳酸氢根离子（HCO3−）。碳酸氢根离子会进入红血球，与另一个H+结合，再次形成碳酸。在肺中，碳酸中的水将被夺走，二氧化碳即从肺部释出。

控制碳酸与二氧化碳间的反应平衡对于控制血液酸性的意义很重大。大多数生物具有一种名为碳酸酐酶的酶，它能有效地控制两种化合物间的反应平衡。

碳酸的酸性与作用碳酸在胃酸分泌中的作用

碳酸在胃酸的分泌中占了重要的作用；胃壁细胞可以借由主动运输形成钠离子、钾离子浓度差，利用酶从碳酸合成出胃酸的成分之一盐酸。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。

碳酸氢根离子浓度开始累积，便被酶送出细胞，同时共同运输进氯离子以平衡电荷。碳酸氢根进入胃血管后会造成血液碱性上升，称为碱潮。

借由钠离子在细胞外浓度比较大的特性，运输进钠离子的酶也共同运输进更多氯离子。

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。

细胞中累积的钾离子形成浓碳酸钠度差，通过共同运输的酶时也将氯离子共同运输进胃小管；氢离子和氯离子就形成盐酸。

钠钾泵将钠离子送出、送进钾离子，以维持电荷平衡。

综合以上步骤，净离子方程式可以写成：

碳酸的酸性与作用碳酸的酸性

碳酸是一种二元酸，其电离分为两步：

需要注意的是，以上所述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，故酸度实际上较低，第一步反应可以记作：

Ka= 4.30×10-7mol/L; pKa= 6.36

这个值被称为碳酸的解离常数。