Apa itu Penyangga Karbonat?

Banyak bagian alam yang paling dikenal berfungsi dengan menjaga semacam keseimbangan. Sistem penyangga karbonat adalah salah satu sistem penyangga terpenting di alam, yang membantu menjaga keseimbangan itu.

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Seperti sistem penyangga lainnya, penyangga bikarbonat menahan perubahan pH, sehingga membantu menstabilkan pH larutan seperti darah dan air laut. Pengasaman laut dan efek olahraga pada tubuh adalah contoh bagaimana buffer bikarbonat bekerja dalam praktik.

Ketika karbon dioksida (CO₂) gas yang larut dalam air, dapat bereaksi dengan air tersebut untuk membentuk asam karbonat. Asam karbonat kemudian dapat melepaskan ion hidrogen menjadi bikarbonat, yang dapat melepaskan ion hidrogen lain menjadi karbonat. Semua reaksi ini reversibel. Ini berarti mereka bekerja baik maju maupun mundur. Karbonat, misalnya, dapat mengambil ion hidrogen menjadi bikarbonat.

Serangkaian reaksi yang mengarah dari karbon dioksida terlarut menjadi karbonat dengan cepat mencapai a kesetimbangan dinamis, keadaan di mana proses maju dan mundur dari reaksi ini terjadi pada tarif yang setara. Menambahkan asam akan meningkatkan laju reaksi balik dan pembentukan karbon dioksida, menyebabkan lebih banyak karbon dioksida berdifusi keluar dari larutan. Menambahkan basa, di sisi lain, akan meningkatkan laju reaksi maju, menyebabkan lebih banyak bikarbonat dan karbonat terbentuk. Setiap tekanan pada sistem ini menyebabkan pergeseran kompensasi ke arah yang mengembalikan keseimbangan. Sistem penyangga terus bekerja selama konsentrasinya besar dibandingkan dengan jumlah asam atau basa yang ditambahkan ke larutan.

Pada manusia dan hewan lain, sistem penyangga karbonat membantu menjaga pH konstan dalam aliran darah. PH darah tergantung pada rasio karbon dioksida untuk bikarbonat. Konsentrasi kedua komponen tersebut sangat besar dibandingkan dengan konsentrasi asam yang ditambahkan ke dalam darah selama aktivitas normal atau olahraga sedang. Selama olahraga berat, misalnya, pernapasan cepat membantu mengkompensasi peningkatan karbon dioksida dalam darah Anda. Mekanisme lain yang membantu dalam fungsi ini termasuk molekul hemoglobin dalam sel darah merah Anda, yang juga membantu menyangga pH darah.

Di laut, karbon dioksida terlarut dari atmosfer berada dalam kesetimbangan dengan konsentrasi asam karbonat dan bikarbonat air laut. Namun, peningkatan emisi karbon dioksida dari aktivitas manusia telah meningkatkan kadar karbon dioksida atmosfer, menyebabkan peningkatan karbon dioksida terlarut. Ketika konsentrasi karbon dioksida terlarut meningkat, laju reaksi maju dari sistem penyangga meningkat hingga sistem mencapai keseimbangan baru. Ini berarti bahwa peningkatan karbon dioksida terlarut menyebabkan sedikit penurunan pH. Kapasitas penyangga lautan -- kemampuannya menyerap asam atau basa -- sangat besar, tetapi perubahan bertahap semacam ini dapat memiliki konsekuensi serius bagi banyak jenis kehidupan di lautan. Hewan yang membuat cangkangnya dari kalsium karbonat, misalnya, mungkin menemukan kemampuan membuat cangkangnya berkurang karena perubahan signifikan dalam keseimbangan asam-basa air laut.