Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Ogljikova kislina
- Karbonatno ravnovesje
- Ljudje in naboji karbonov
- Bubovanje karbonata v oceanu
Mnogi najbolj prepoznavni deli narave delujejo z ohranjanjem neke vrste ravnovesja. Karbonatni puferski sistem je eden najpomembnejših puferskih sistemov v naravi, ki pomaga vzdrževati to ravnovesje.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Kot vsak puferski sistem se tudi bikarbonatni pufer upira spremembam pH, zato pomaga stabilizirati pH raztopin, kot sta kri in voda iz oceana. Zakisanje oceanov in učinki vadbe na telo sta oba primera, kako bikarbonatno puferiranje deluje v praksi.
Ogljikova kislina
Ko ogljikov dioksid (CO2) plin se raztopi v vodi, lahko z njo reagira in tvori ogljikovo kislino. Ogljikova kislina se lahko nato odpove vodikovemu ionu in postane bikarbonat, ki se lahko odpove drugemu vodikovemu ionu in postane karbonat. Vse te reakcije so reverzibilne. To pomeni, da delujejo naprej in nazaj. Karbonat lahko na primer dvigne vodikov ion in postane bikarbonat.
Karbonatno ravnovesje
Niz reakcij, ki vodijo od raztopljenega ogljikovega dioksida do karbonata, hitro doseže dinamično ravnovesje, stanje, v katerem se enaki hitrosti odvijajo naprej in povratni procesi te reakcije. Dodajanje kisline bo povečalo hitrost povratne reakcije in tvorbo ogljikovega dioksida, kar bo povzročilo, da iz raztopine razprši več ogljikovega dioksida. Dodajanje baze pa po drugi strani poveča hitrost prednje reakcije, kar povzroči tvorbo več bikarbonata in karbonata. Vsak pritisk na ta sistem povzroči kompenzacijski premik v smeri, ki vzpostavi ravnotežje. Puferski sistem še naprej deluje, dokler je njegova koncentracija velika v primerjavi s količino kisline ali baze, dodane raztopini.
Ljudje in naboji karbonov
Karbonatni puferski sistem pri ljudeh in drugih živalih pomaga vzdrževati stalen pH v krvnem obtoku. PH krvi je odvisen od razmerja med ogljikovim dioksidom in bikarbonatom. Koncentracije obeh komponent so zelo velike v primerjavi s koncentracijami kisline, dodane v krvi med običajnimi aktivnostmi ali zmerno telesno aktivnostjo. Med naporno vadbo na primer hitro dihanje pomaga nadoknaditi povečanje ogljikovega dioksida v krvi. Drugi mehanizmi, ki pomagajo pri tej funkciji, vključujejo molekulo hemoglobina v vaših rdečih krvnih celicah, ki prav tako pomaga znižati pH krvi.
Bubovanje karbonata v oceanu
V oceanu je raztopljeni ogljikov dioksid iz atmosfere ravnovesje s koncentracijo ogljikove kisline in bikarbonata v morski vodi. Vendar pa so povečane emisije ogljikovega dioksida iz človeške dejavnosti dvignile atmosferski nivo ogljikovega dioksida, kar je povzročilo povečanje raztopljenega ogljikovega dioksida. Ko se koncentracija raztopljenega ogljikovega dioksida povečuje, se hitrost sprednje reakcije puferskega sistema povečuje, dokler sistem ne doseže novega ravnovesja. To pomeni, da povečanje raztopljenega ogljikovega dioksida povzroči rahlo znižanje pH. Zmogljivost varovalcev za oceane - njegova sposobnost vpijanja kisline ali baze - je zelo velika, vendar pa lahko postopne spremembe te vrste resno vplivajo na številne vrste oceana. Na primer, pri živalih, ki izdelujejo lupine iz kalcijevega karbonata, se lahko njihove zmogljivosti izdelave školjk zmanjšajo zaradi pomembnih sprememb kislinsko-baznega ravnovesja oceanske vode.