Зміст
- TL; DR (Занадто довго; Не читав)
- Вуглекислота
- Карбонатна рівновага
- Людей та карбонатів
- Карбонатна буферизація в океані
Багато найпізнаваніших частин природи функціонують, зберігаючи якусь рівновагу. Карбонатна буферна система - одна з найважливіших буферних систем у природі, яка допомагає підтримувати цей баланс.
TL; DR (Занадто довго; Не читав)
Як і будь-яка буферна система, гідрокарбонатний буфер чинить опір зміні pH, тому він допомагає стабілізувати pH розчинів, таких як кров і вода в океані. Підкислення океану та вплив фізичних навантажень на організм - це приклади того, як буферність бікарбонату діє на практиці.
Вуглекислота
Коли вуглекислий газ (СО)2) газ розчиняється у воді, він може реагувати з цією водою, утворюючи вуглекислоту. Потім вуглекисла кислота може відмовитись від іона водню, щоб перетворитися в бікарбонат, який може відмовитися від іншого іона водню, щоб перетворитися в карбонат. Всі ці реакції оборотні. Це означає, що вони працюють як вперед, так і в зворотному напрямку. Наприклад, карбонат може взяти іон водню, щоб перетворитися в бікарбонат.
Карбонатна рівновага
Серія реакцій, що призводить від розчиненого вуглекислого газу до карбонату, швидко досягає динамічної рівноваги - стану, при якому передові та зворотні процеси цієї реакції відбуваються з однаковою швидкістю. Додавання кислоти збільшить швидкість зворотної реакції та утворення вуглекислого газу, викликаючи дифундію більше розчину вуглекислого газу з розчину. З іншого боку, додавання основи збільшить швидкість прямої реакції, викликаючи більшу кількість бікарбонату та карбонату. Будь-який тиск на цю систему викликає компенсуючий зсув у напрямку, що відновлює рівновагу. Буферна система продовжує працювати до тих пір, поки її концентрація велика порівняно з кількістю кислоти або основи, доданої до розчину.
Людей та карбонатів
У людей та інших тварин карбонатна буферна система допомагає підтримувати постійний pH в крові. PH крові залежить від співвідношення вуглекислого газу до бікарбонату. Концентрації обох компонентів дуже великі порівняно з концентраціями кислоти, що додається до крові під час звичайних занять або помірних фізичних вправ. Наприклад, під час фізичних вправ, швидке дихання допомагає компенсувати збільшення вуглекислого газу в крові. Інші механізми, які допомагають виконувати цю функцію, включають молекулу гемоглобіну у ваших еритроцитах, що також сприяє зниженню рН крові.
Карбонатна буферизація в океані
В океані розчинений вуглекислий газ з атмосфери знаходиться в рівновазі з концентрацією вуглекислоти та бікарбонату в морській воді. Однак збільшення викидів вуглекислого газу від людської діяльності підвищило рівень атмосферного вуглекислого газу, викликаючи збільшення розчиненого вуглекислого газу. Зі збільшенням концентрації розчиненого вуглекислого газу швидкість прямої реакції буферної системи збільшується, поки система не досягне нової рівноваги. Це означає, що збільшення розчиненого вуглекислого газу викликає незначне зниження рН. Ємність буферного океану - його здатність всмоктувати кислоту або основу - дуже велика, але поступові зміни цього роду можуть мати серйозні наслідки для багатьох видів життя в океані. Наприклад, тварини, які виготовляють свої оболонки з карбонату кальцію, можуть виявити, що їх здатність до створення оболонок зменшується за рахунок значних змін кислотно-лужної рівноваги океанічної води.