Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- Szénsav
- Karbonát egyensúly
- Emberek és karbonát pufferolás
- Karbonát puffer az óceánon
A természet számos felismerhető része egyfajta egyensúly fenntartásával működik. A karbonát puffer rendszer a természetben az egyik legfontosabb puffer rendszer, amely segít fenntartani ezt az egyensúlyt.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
Mint minden pufferrendszer, a hidrogénkarbonát-puffer ellenáll a pH-változásoknak, így segít stabilizálni az oldatok, például a vér és az óceánvíz pH-ját. Az óceán savasodása és a testgyakorlás testre gyakorolt hatása egyaránt példa arra, hogy a bikarbonát-pufferelés miként működik a gyakorlatban.
Szénsav
Amikor szén-dioxid (CO2) A gáz feloldódik vízben, reagálhat azzal a vízzel, hogy szénsavat képezzen. A szénsav felszabadíthat egy hidrogéniont, hogy hidrogénkarbonáttá váljon, amely egy másik hidrogéniont felbocsáthat karbonáttá. Ezek a reakciók visszafordíthatók. Ez azt jelenti, hogy előre és hátra is működnek. A karbonát például felvehet egy hidrogéniont bikarbonáttá.
Karbonát egyensúly
A reakciósorozat, amely az oldott szén-dioxidról karbonátra vezet, gyorsan elér egy dinamikus egyensúlyt, amely állapotban a reakció előre- és fordított folyamata azonos sebességgel zajlik. A sav hozzáadása növeli a fordított reakció és a szén-dioxid képződés sebességét, és így több szén-dioxid diffundál ki az oldatból. A bázis hozzáadása viszont növeli az előremenő reakció sebességét, több bikarbonát és karbonát képződéséhez vezetve. A rendszerre gyakorolt bármilyen nyomás kompenzáló eltolódást okoz az egyensúly helyreállításának irányába. A pufferrendszer addig működik, amíg a koncentrációja nagy az oldathoz hozzáadott sav vagy bázis mennyiségéhez képest.
Emberek és karbonát pufferolás
Emberekben és más állatokban a karbonát-puffer rendszer segít fenntartani a véráram állandó pH-ját. A vér pH-ja a szén-dioxid és a hidrogén-karbonát arányától függ. A két alkotóelem koncentrációja nagyon nagy, összehasonlítva a vérhez adott sav koncentrációjával normál testmozgás vagy mérsékelt testmozgás során. Erőteljes testmozgás során például a gyors légzés segít ellensúlyozni a vér szén-dioxidjának növekedését. Más mechanizmusok, amelyek elősegítik ezt a funkciót, magukban foglalják a vörösvértestekben lévő hemoglobin-molekulát, amely szintén hozzájárul a vér pH pufferolásához.
Karbonát puffer az óceánon
Az óceánban a légkörből származó oldott szén-dioxid egyensúlyban van a szénsav és a hidrogénkarbonát tengervíz-koncentrációival. Az emberi tevékenységből származó megnövekedett szén-dioxid-kibocsátás ugyanakkor emeli a légköri szén-dioxid szintet, és ezáltal növeli az oldott szén-dioxid mennyiségét. Ahogy az oldott szén-dioxid koncentrációja növekszik, a pufferrendszer előrehaladási sebessége növekszik, amíg a rendszer új egyensúlyba nem kerül. Ez azt jelenti, hogy az oldott szén-dioxid növekedése a pH enyhe csökkenését okozza. Az óceánok pufferképessége - annak képessége, hogy savot vagy bázist felszívjon - nagyon nagy, de az ilyen fokozatos változások súlyos következményekkel járhatnak az óceán sokféle életében. Azoknak az állatoknak, amelyek például héjuk kalcium-karbonátból készülnek, előfordulhat, hogy az óceánvíz savas-bázis egyensúlyának jelentős változásai révén csökkentik a héjkészítési képességüket.