Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Kwas węglowy
- Równowaga węglanowa
- Ludzie i buforowanie węglanów
- Buforowanie węglanów w oceanie
Wiele z najbardziej rozpoznawalnych części przyrody funkcjonuje poprzez zachowanie pewnego rodzaju równowagi. System buforowania węglanów jest jednym z najważniejszych systemów buforowania w przyrodzie, który pomaga utrzymać tę równowagę.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Jak każdy system buforowania, bufor wodorowęglanowy jest odporny na zmiany pH, więc pomaga ustabilizować pH roztworów, takich jak krew i woda oceaniczna. Zakwaszenie oceanów i wpływ ćwiczeń fizycznych na organizm to przykłady tego, jak buforowanie wodorowęglanu działa w praktyce.
Kwas węglowy
Gdy dwutlenek węgla (CO2) gaz rozpuszcza się w wodzie, może reagować z tą wodą, tworząc kwas węglowy. Kwas węglowy może następnie zrezygnować z jonu wodorowego, aby stać się wodorowęglanem, co może dać kolejny jon wodorowy, aby stać się węglanowym. Wszystkie te reakcje są odwracalne. Oznacza to, że działają zarówno do przodu, jak i do tyłu. Na przykład węglan może wychwycić jon wodoru, aby stać się wodorowęglanem.
Równowaga węglanowa
Szereg reakcji, które prowadzą od rozpuszczonego dwutlenku węgla do węglanu, szybko osiąga równowagę dynamiczną, stan, w którym procesy do przodu i do tyłu tej reakcji zachodzą z jednakową szybkością. Dodanie kwasu zwiększy szybkość reakcji odwrotnej i powstawania dwutlenku węgla, powodując dyfuzję większej ilości dwutlenku węgla z roztworu. Z drugiej strony dodanie zasady zwiększy szybkość reakcji do przodu, powodując tworzenie większej ilości wodorowęglanu i węglanu. Jakikolwiek nacisk na ten system powoduje przesunięcie kompensacyjne w kierunku przywracającym równowagę. System buforowania działa, dopóki jego stężenie jest duże w porównaniu do ilości kwasu lub zasady dodanej do roztworu.
Ludzie i buforowanie węglanów
U ludzi i innych zwierząt układ buforowania węglanów pomaga utrzymać stałe pH we krwi. PH krwi zależy od stosunku dwutlenku węgla do wodorowęglanu. Stężenia obu składników są bardzo duże w porównaniu do stężeń kwasu dodawanego do krwi podczas normalnych czynności lub umiarkowanych ćwiczeń. Na przykład podczas intensywnych ćwiczeń szybkie oddychanie pomaga zrekompensować wzrost poziomu dwutlenku węgla we krwi. Inne mechanizmy, które pomagają w tej funkcji, obejmują cząsteczkę hemoglobiny w twoich krwinkach czerwonych, co również pomaga buforować pH krwi.
Buforowanie węglanów w oceanie
W oceanie rozpuszczony dwutlenek węgla z atmosfery jest w równowadze ze stężeniami kwasu węglowego i wodorowęglanu w wodzie morskiej. Jednak zwiększona emisja dwutlenku węgla z działalności człowieka podniosła poziomy dwutlenku węgla w atmosferze, powodując wzrost rozpuszczonego dwutlenku węgla. Wraz ze wzrostem stężenia rozpuszczonego dwutlenku węgla szybkość reakcji do przodu układu buforującego rośnie, aż układ osiągnie nową równowagę. Oznacza to, że wzrost rozpuszczonego dwutlenku węgla powoduje nieznaczny spadek pH. Zdolność buforowania oceanów - jego zdolność do wchłaniania kwasu lub zasady - jest bardzo duża, ale stopniowe zmiany tego rodzaju mogą mieć poważne konsekwencje dla wielu rodzajów życia w oceanie. Na przykład u zwierząt, które wytwarzają swoje skorupy z węglanu wapnia, ich zdolności do tworzenia skorup mogą być zmniejszone przez znaczące zmiany równowagi kwasowo-zasadowej wody oceanu.