В свободном виде угольная кислота не существует, а только образуется в незначительном количестве при растворении в воде углекислого газа (лишь ∼0,4% растворенного диоксида углерода связано с водой в виде гидрата CO2 · H2O).
- CO2 + H2O ⇄ H2CO3
- Угольная кислота — слабая двухосновная кислота:
- H2CO3 ⇄ H+ + HCO− 3 HCO− 3 ⇄ H+ + CO2− 3
Неустойчивость угольной кислоты имеет огромное значение для жизнедеятельности, так как позволяет удалять из организма образующийся углекислый газ.
Угольная кислота образует два типа солей — карбонаты и гидрокарбонаты. В водных растворах растворимые соли подвергаются гидролизу с образованием щелочной среды:
- CO2− 3 + H2O ⇄ HCO− 3 + OH−
При сильном нагревании карбонаты (кроме карбонатов щелочных металлов за исключением лития) разлагаются до оксида и углекислого газа, а гидрокарбонаты — до карбонатов:
- CaCO3 t ◦ → CaO + CO2↑
- 2NaHCO3 t ◦ → Na2CO3 + H2O + CO2↑
Карбонаты железа(II) и хрома(II) сохраняют степень окисления металла только при разложении в инертной среде.
При разложении на воздухе образуется оксид металла(III):
- +2 FeCO3 t ◦ → +2 FeO + CO2↑ 4
- +2 FeCO3 + O2 t ◦ → +3 Fe2O3 + CO2↑
Карбонат аммония при нагревании разлагается на углекислый газ, аммиак и воду:
- (NH4)2CO3 t ◦ → 2NH3↑ + H2O + CO2↑