Bon nombre des parties les plus reconnaissables de la nature fonctionnent en maintenant une sorte d'équilibre. Le système tampon carbonate est l'un des systèmes tampons les plus importants dans la nature, qui aide à maintenir cet équilibre.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Comme tout système tampon, un tampon bicarbonate résiste aux changements de pH, il aide donc à stabiliser le pH des solutions comme le sang et l'eau de mer. L'acidification des océans et les effets de l'exercice sur le corps sont deux exemples du fonctionnement pratique du tampon bicarbonate.
Acide carbonique
Lorsque le dioxyde de carbone (CO2) le gaz se dissout dans l'eau, il peut réagir avec cette eau pour former de l'acide carbonique. L'acide carbonique peut alors abandonner un ion hydrogène pour devenir du bicarbonate, qui peut abandonner un autre ion hydrogène pour devenir du carbonate. Toutes ces réactions sont réversibles. Cela signifie qu'ils fonctionnent à la fois en avant et en arrière. Le carbonate, par exemple, peut capter un ion hydrogène pour devenir du bicarbonate.
Équilibre carbonaté
La série de réactions qui conduit du dioxyde de carbone dissous au carbonate atteint rapidement un équilibre dynamique, un état dans lequel les processus directs et inverses de cette réaction se produisent à taux égaux. L'ajout d'acide augmentera la vitesse de la réaction inverse et de la formation de dioxyde de carbone, provoquant la diffusion d'une plus grande quantité de dioxyde de carbone hors de la solution. L'ajout de base, d'autre part, augmentera la vitesse de la réaction directe, provoquant la formation de plus de bicarbonate et de carbonate. Toute pression sur ce système provoque un décalage compensatoire dans une direction qui rétablit l'équilibre. Le système tampon continue de fonctionner tant que sa concentration est importante par rapport à la quantité d'acide ou de base ajoutée à la solution.
Les humains et le tampon carbonaté
Chez l'homme et d'autres animaux, le système tampon carbonate aide à maintenir un pH constant dans la circulation sanguine. Le pH du sang dépend du rapport entre le dioxyde de carbone et le bicarbonate. Les concentrations des deux composants sont très importantes par rapport aux concentrations d'acide ajoutées au sang lors d'activités normales ou d'exercices modérés. Pendant un exercice intense, par exemple, une respiration rapide aide à compenser l'augmentation du dioxyde de carbone dans votre sang. D'autres mécanismes qui aident à cette fonction incluent la molécule d'hémoglobine dans vos globules rouges, qui aide également à tamponner le pH sanguin.
Tampon de carbonate dans l'océan
Dans l'océan, le dioxyde de carbone dissous de l'atmosphère est en équilibre avec les concentrations d'acide carbonique et de bicarbonate dans l'eau de mer. Cependant, l'augmentation des émissions de dioxyde de carbone provenant de l'activité humaine a augmenté les niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique, provoquant une augmentation du dioxyde de carbone dissous. Au fur et à mesure que la concentration de dioxyde de carbone dissous augmente, la vitesse de la réaction directe du système tampon augmente jusqu'à ce que le système atteigne un nouvel équilibre. Cela signifie qu'une augmentation du dioxyde de carbone dissous entraîne une légère diminution du pH. La capacité tampon de l'océan - sa capacité à absorber l'acide ou la base - est très grande, mais des changements graduels de ce type peuvent avoir de sérieuses ramifications pour de nombreux types de vie dans l'océan. Les animaux qui fabriquent leurs coquilles à partir de carbonate de calcium, par exemple, pourraient voir leurs capacités de fabrication de coquilles réduites par des changements importants dans l'équilibre acido-basique de l'eau océanique.