炭酸水をそのまま放置すると炭酸が抜けてしまうのはどうしてですか？
炭酸水 水と炭酸ガスに圧力を加え炭酸（化学式：H2CO3）を製造するプロセスを炭酸飽和と呼ぶ。圧力を加えて製造される炭酸だが、圧力の影響がなくなると徐々に水と炭酸ガスに分離し、炭酸ガスは気泡の形で水中から放出されていく。
化学平衡 水に酢酸を投入すると酢酸は初期濃度から、酢酸イオン濃度とオキソニウムイオン濃度は0からスタートする(正確を期すと、オキソニウムイオン濃度は 10 mol/L ≃ 0 からスタートする)。水は溶媒でふんだんに存在するので、順方向反応は(未解離の)酢酸濃度に比例した速度で進行する。言い換えると当初は酢酸が多量で速度が早いが、酢酸濃度が減るとともにその速度を減じる。
一方、酢酸イオン濃度とオキソニウムイオン濃度は順反応が進展すると共に増加し、これらの濃度が低いために起こりにくかった逆反応も発生するようになる。言い換えると、酢酸イオン濃度とオキソニウムイオン濃度の積に比例して逆反応の速度は増加する。
順反応と逆反応の速度はそれぞれ違うので、固有の構成濃度比の処で順反応と逆反応がマクロ的に相殺することになり、これが平衡状態である。
炭素固定 還元的アセチルCoA回路は逆向きにも進行する。例えば、メタン菌は酢酸をメチル基とCOに分解し、メチル基はメタンに還元する一方、COはCO2に酸化する。また、硫酸還元菌は硫酸の還元に並行して酢酸をCO2とH2にまで酸化する。
嫌気性または微好気性の化学合成細菌(アクウィフェクスやイプシロンプロテオバクテリアなど)や一部の酸素非発生型の光合成細菌(緑色硫黄細菌)などに見つかっている。水とCO2を利用して炭素固定を行うが、水素、硫化水素、チオ硫酸などが電子供与体として利用される。この回路はクエン酸回路の逆反応であり、2つのCO2分子からアセチルCoAを生じる。大部分の酵素はどちらの方向でも共通であるが、一部の酵素は異なっている。オキサロ酢酸の再生を伴う循環回路である。
還元的クエン酸回路はかつては一部の古細菌にも分布していると思われていたが、現在ではこれらの古細菌はジカルボキシレート/4-ヒドロキシ酪酸サイクルを使って炭素固定を行うことが確認されている。したがって、還元的クエン酸回路は細菌にのみ見つかっている。
三酸化炭素 三酸化炭素(さんさんかたんそ、Carbon trioxide)は、二酸化炭素と酸素原子との不安定な反応生成物である。一酸化炭素と酸素との反応でも検出される。炭酸イオン(CO3)とは別物である。コロナ放電の負電荷側で見られる。これはプラズマの自由電子によって酸素分子から生じた酸素原子イオンと、二酸化炭素との反応である。
三酸化炭素には3つの異性体が可能で、図の左からCs、D3hそして C2vである。C2vは様々な研究から基底状態であることが証明されている。
炭酸ベリリウム 水酸化ベリリウムを水に懸濁させて二酸化炭素を通じながら、二酸化炭素中で濃縮すると四水和物の結晶が析出する。
水酸化ベリリウムをアンモニア水に懸濁させて二酸化炭素を通じて飽和させ、放置すると塩基性塩Be2CO3(OH)2が沈殿する。
肺胞 赤血球中のヘモグロビン(Hb)は酸素分圧に応じて酸素と結合する性質を有しており、酸素分圧が高い肺砲内で酸素と結合し、酸素分圧が低い末梢組織で酸素を遊離する。
二酸化炭素は一部はヘモグロビンと結合しているが、これは二酸化炭素の運搬というよりもヘモグロビンと酸素との親和性を変化させることにより効率よく酸素を運搬させる役割を持っている。二酸化炭素は酸素よりも水に溶解しやすく、二酸化炭素の運搬は専ら血漿への溶解→赤血球内での水和(炭酸に変化)によるイオン化によって血漿中に拡散して運搬される。血漿中にはフリーの二酸化炭素と炭酸イオンが共存し化学平衡に達しているが、二酸化炭素分圧の低い肺胞に血液が到達すると、まず二酸化炭素が肺胞気中に拡散し、血漿の二酸化炭素分圧が下がることによって炭酸が脱水されて二酸化炭素となり、さらに肺胞気中に拡散して排泄される。
一方、一酸化炭素やシアン化水素は、ヘモグロビンとの親和性が酸素より高いため、酸素運搬を阻害して毒性を発揮する。
炭酸カリウム 工業的にはカリウム塩の中で最も重要な化合物である。化学が成立する以前から、人類は灰を水に溶かして炭酸カリウムを得ていた。1世紀に記述された大プリニウスの『博物誌』には、ガリア人が石鹸を発明し、原料は灰と獣脂であると書かれている。日本ではナトリウムを用いた石鹸が主流だが、ナトリウム石鹸に比べてカリ石鹸は冷水に対する溶解度が大きいため、液体石鹸として生産されている。さらに、ガラスの原料としても欠かせない。ブラウン管用のガラスやクリスタルガラスに用いられる。食品工業では中華そば用のかんすいとして使われている。
助燃触媒として有効であり、木炭の着火性や火縄銃の火縄が立ち消えないことは炭酸カリウムの存在による。木炭を流水中に漬けておくとほとんど火がつかなくなることは古くから知られていたが、それが炭酸カリウムの流出による現象であることは近代になるまで誰も気がつかなかった。 草木灰から得られる炭酸カリウムはpotash(カリウムの英名「ポタシウム」の語源)と呼ばれ、文字通り「壷の灰」として油汚れを落とすアルカリ液に用いられた。これは油脂を鹸化する力が強くオーブンなどの清掃に有効である。余熱のあるうちに雑巾につけた炭酸カリウム濃厚液を塗りつけてこすると非常にきれいになるが、目に入らぬよう注意せねばならない。またゴム手袋の着用も不可欠である。
日本においては、尾澤豊太郞が炭酸カリウムの製造に初めて成功した。
二酸化炭素泉 お湯1キログラム中に遊離炭酸(二酸化炭素)を1,000ミリグラム以上含む温泉や鉱泉を指す(鉱泉分析法指針、なお1,000ミリグラム未満の場合は療養泉として認められないが、250ミリグラム以上あれば温泉としては認められる)。普通のお湯に比べ2°Cから3°C入浴体感温度が上がるため、入浴適温は37.5°Cとされている。旧泉質名は単純炭酸泉であり、今日でも「炭酸泉」という名称が多用されている。また、俗称として「ラムネの湯」とも一部で呼ばれている。
炭酸ガスは水温が高いほど水に溶けにくくなる。水温ごとの飽和溶解度(ヘンリーの法則)は以下の通りである。
37.5°C - 約1,350mg/リットル(適温)
放射性炭素年代測定 大気中のCはCよりも海水に溶け込みやすいため、大気中のCO2と海洋表面の炭酸塩の間の炭素交換でも分別は起きる。その結果、海洋全体でC/C比が大気と比べて1.5%上昇することになる。このC濃度の増加は放射性炭素年代を若い方におよそ400年ずらす。しかしこのずれは、海水の湧昇によるCの減少(深水に含まれる炭素は年代が古いためCが少ない)とほぼ打ち消し合うので、C放射性を直接測定して得られる値は他の生物圏とあまり変わらない。しかし生物圏の異なる場所どうしを比較するには同位体分別の補正が欠かせない。補正を行うと表層海水の年代は見かけ上400年となる。
リビーが最初に発表した炭素交換リザーバー仮説ではC/C比が世界中どこでも一定だと仮定していたが、その後リザーバー間の差異を作り出す要因がいくつか見つかっている。
大気中のCO2は炭酸イオンもしくは炭酸水素イオンとして表層海水に溶け込むことで海洋に移る。同時に海水中の炭酸イオンはCO2として大気に戻る。この交換プロセスにより大気のCが表層海水に持ち込まれるが、そのC が海洋の全域に浸透するには長い時間がかかる。海洋の最深部と表層海水との混合は非常にゆっくりしており、一様に混合されるわけでもない。深層水を表層に運ぶ主要な機構である湧昇は赤道周辺で盛んである。湧昇はまた海底や海岸線の局所的な地形、気候、風のパターンからも影響を受ける。全体的に深層水と表層水の混合は大気CO2の表層水への混合よりはるかにゆっくりしているため、深海では見かけの放射性炭素年代が数千年に達することがある。湧昇によってこの「古い」水が表層水に混ぜられることで、表層水の見かけの年代はおよそ数百年になる(分別効果の較正後)。この効果はどの水域でも一様に生じるわけではない。平均の年代上昇は400年だが、地理的に近接した水域の間に数百年の食い違いが生まれることもある。較正にこの偏差を織り込むことは可能であり、CALIB のような較正ソフトウェアには地域的な補正を入力するオプションがある。貝殻のような海洋性有機物や、クジラやアザラシのような海棲哺乳類もこの効果の影響を受けるので見かけの放射性炭素年代が数百年になる。