Mis on karbonaadi puhverdamine?

Paljud looduse kõige tuntumad osad toimivad mingisuguse tasakaalu säilitamisega. Karbonaatpuhverdussüsteem on looduses üks olulisemaid puhverdussüsteeme, mis aitab seda tasakaalu säilitada.

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Nagu iga puhverdussüsteem, on ka vesinikkarbonaatpuhver pH muutustele vastu, seega aitab see stabiliseerida lahuste nagu vere ja ookeanivee pH-d. Ookeani hapestumine ja kehalise koormuse mõju on mõlemad näited sellest, kuidas bikarbonaatpuhverdus praktikas töötab.

Kui süsinikdioksiid (CO₂) gaas lahustub vees, see võib selle veega reageerida, moodustades süsihappe. Süsinikhape võib seejärel vesinikioonist loobuda vesinikkarbonaadiks, mis võib loobuda teisest vesinikioonist karbonaadiks. Kõik need reaktsioonid on pöörduvad. See tähendab, et nad töötavad nii edasi kui ka tagurpidi. Näiteks karbonaat võib vesinikioonide koguda vesinikkarbonaadiks.

Reaktsioonide rida, mis viib lahustunud süsinikdioksiidist karbonaadini, jõuab kiiresti a dünaamiline tasakaal, seisund, kus selle reaktsiooni edasised ja vastupidised protsessid toimuvad võrdsed määrad. Happe lisamine suurendab pöördreaktsiooni ja süsinikdioksiidi moodustumise kiirust, põhjustades rohkem süsinikdioksiidi lahust. Aluse lisamine suurendab seevastu edasise reaktsiooni kiirust, põhjustades rohkem vesinikkarbonaate ja karbonaate. Igasugune surve sellele süsteemile põhjustab kompenseeriva nihke tasakaalu taastavas suunas. Puhverdussüsteem töötab seni, kuni selle kontsentratsioon on lahusele lisatud happe või aluse kogusega võrreldes suur.

Inimestel ja teistel loomadel aitab karbonaatpuhverdussüsteem säilitada vereringes püsiva pH. Vere pH sõltub süsinikdioksiidi ja vesinikkarbonaadi suhtest. Mõlema komponendi kontsentratsioonid on normaalse tegevuse või mõõduka koormuse korral verre lisatud happe kontsentratsioonidega võrreldes väga suured. Raske treeningu ajal aitab näiteks kiire hingamine kompenseerida süsinikdioksiidi suurenemist veres. Teised selle funktsiooni abistavad mehhanismid hõlmavad teie punaste vereliblede hemoglobiini molekuli, mis aitab samuti puhverdada vere pH-d.

Ookeanis on atmosfääris lahustunud süsinikdioksiid tasakaalus süsinikhappe ja vesinikkarbonaadi merevee kontsentratsioonidega. Inimtegevuse suurenenud süsinikdioksiidi heitkogused on aga tõstnud atmosfääri süsinikdioksiidi taset, põhjustades lahustunud süsinikdioksiidi suurenemist. Kui lahustunud süsinikdioksiidi kontsentratsioon suureneb, suureneb puhverdussüsteemi edasise reaktsiooni kiirus, kuni süsteem saavutab uue tasakaalu. See tähendab, et lahustunud süsinikdioksiidi suurenemine põhjustab pH väikese languse. Ookeani puhverdusvõime - võime imada hapet või alust - on väga suur, kuid sellistel järkjärgulistel muutustel võib olla tõsiseid tagajärgi mitmetele ookeanieludele. Loomad, kes valmistavad oma koore kaltsiumkarbonaadist, võivad oma koore valmistamise võimet vähendada ookeanivee happe-aluse tasakaalu oluliste muutuste tõttu.