炭酸の化学的性質と構造

炭酸（たんさん、英: carbonic acid）は、化学式 H2CO3 で表される炭素のオキソ酸であり、弱酸の一種です。通常の状態では水溶液中にのみ存在し、二酸化炭素が水に溶解した際に一部が水分子と反応することで生成されます。

二酸化炭素との平衡

水溶液中における炭酸の生成反応は、二酸化炭素（CO2）と水（H2O）の可逆的な平衡反応として記述されます。

この反応の平衡定数は著しく左側に偏っており、水溶液中の二酸化炭素の大部分は炭酸分子ではなく、溶存二酸化炭素分子として存在しています。触媒が存在しない場合、この平衡に達する速度は比較的緩やかです。

生物学的役割

炭酸と二酸化炭素の平衡は、生物の体液における酸性度（pH）を調節する緩衝作用において極めて重要な役割を果たしています。多くの生物は、この反応を加速させるための酵素である「炭酸脱水酵素」を体内に保持しており、反応速度を劇的に向上させています。

酸としての性質

炭酸は水溶液中で2段階の解離を起こします。真の酸解離定数で見ると酢酸よりも強い酸ですが、二酸化炭素との平衡が存在するため、見かけ上の酸解離定数は高く、非常に弱い酸として振る舞います。

炭酸が解離して生じる炭酸塩は塩基性を示し、古くから洗浄などの用途で利用されてきました。