ბუნების მრავალი ყველაზე ცნობადი ნაწილი ფუნქციონირებს გარკვეული წონასწორობის შენარჩუნებით. კარბონატული ბუფერული სისტემა ბუნებაში ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ბუფერული სისტემაა, რომელიც ხელს უწყობს ამ ბალანსის შენარჩუნებას.
TL; DR (ძალიან გრძელია; არ წავიკითხე)
ნებისმიერი ბუფერული სისტემის მსგავსად, ბიკარბონატის ბუფერი ეწინააღმდეგება pH– ის ცვლილებას, ამიტომ ის ხელს უწყობს ხსნარების pH– ის სტაბილიზაციას, როგორიცაა სისხლი და ოკეანეების წყალი. ოკეანის მჟავიანობა და ვარჯიშის მოქმედება სხეულზე ორივე მაგალითია იმისა, თუ როგორ მუშაობს ბიკარბონატის ბუფერი პრაქტიკაში.
ნახშირმჟავა
როდესაც ნახშირორჟანგი (CO2) გაზი იხსნება წყალში, მას შეუძლია რეაგირება მოახდინოს ამ წყალთან და წარმოქმნას ნახშირმჟავა. ნახშირბადის მჟავას შეუძლია უარი თქვას წყალბადის იონზე, გახდეს ბიკარბონატი, რომელსაც შეუძლია დათმოს სხვა წყალბადის იონი და გახდეს კარბონატი. ყველა ეს რეაქცია შექცევადია. ეს ნიშნავს, რომ ისინი მუშაობენ როგორც წინ, ისე უკანაც. მაგალითად, კარბონატს შეუძლია აიღოს წყალბადის იონი, რომ გახდეს ბიკარბონატი.
კარბონატული წონასწორობა
რეაქციების სერია, რომელიც გახსნილი ნახშირორჟანგიდან კარბონატამდე მიდის, სწრაფად აღწევს ა დინამიური წონასწორობა, მდგომარეობა, რომელშიც ხდება ამ რეაქციის წინ და უკუ პროცესები თანაბარი განაკვეთები. მჟავის დამატება გაზრდის საპირისპირო რეაქციისა და ნახშირორჟანგის წარმოქმნის სიჩქარეს, რაც გამოიწვევს ნახშირორჟანგის მეტ დიფუზიას ხსნარში. მეორეს მხრივ, ბაზის დამატება გაზრდის წინსვლის რეაქციის სიჩქარეს, რაც გამოიწვევს მეტ ბიკარბონატს და კარბონატს. ამ სისტემაზე ნებისმიერი ზეწოლა იწვევს კომპენსატორულ ცვლას მიმართულებით, რომელიც აღადგენს წონასწორობას. ბუფერული სისტემა განაგრძობს მუშაობას, სანამ მისი კონცენტრაცია დიდია ხსნარში დამატებული მჟავას ან ფუძის რაოდენობის შედარებით.
ადამიანი და კარბონატი ბუფერული
ადამიანებსა და სხვა ცხოველებში კარბონატული ბუფერული სისტემა ხელს უწყობს მუდმივი pH შენარჩუნებას სისხლში. სისხლის pH დამოკიდებულია ნახშირორჟანგისა და ბიკარბონატის თანაფარდობაზე. ორივე კომპონენტის კონცენტრაცია ძალიან დიდია ნორმალური მოქმედებების დროს ან ზომიერი ვარჯიშის დროს სისხლში მჟავას კონცენტრაციებთან შედარებით. დაძაბული ვარჯიშის დროს, მაგალითად, სწრაფი სუნთქვა ხელს უწყობს სისხლში ნახშირორჟანგის მომატებას. სხვა მექანიზმები, რომლებიც ხელს უწყობენ ამ ფუნქციას, მოიცავს ჰემოგლობინის მოლეკულას თქვენს წითელ უჯრედებში, რაც ასევე ხელს უწყობს სისხლის pH ბუფერულობას.
კარბონატული ბუფერი ოკეანეში
ოკეანეში, ატმოსფეროდან გახსნილი ნახშირორჟანგი წონასწორობაშია ზღვის ნახშირმჟავას და ბიკარბონატის კონცენტრაციებთან. ამასთან, ნახშირორჟანგის მომატებულმა გამოყოფამ ადამიანის საქმიანობიდან გაზარდა ატმოსფერული ნახშირორჟანგის დონე, რაც იწვევს გახსნილი ნახშირორჟანგის ზრდას. გახსნილი ნახშირორჟანგის კონცენტრაციის ზრდასთან ერთად იზრდება ბუფერული სისტემის წინსვლის რეაქციის სიჩქარე, სანამ სისტემა ახალ წონასწორობას მიაღწევს. ეს ნიშნავს, რომ გახსნილი ნახშირორჟანგის მომატება იწვევს pH- ის მცირედი შემცირებას. ოკეანის ბუფერული ტევადობა - მჟავას ან ფუძის გაჟღენთის უნარი - ძალიან დიდია, მაგრამ ამ ტიპის თანდათანობით ცვლილებებს სერიოზული შედეგები მოაქვს ოკეანეში მრავალი სახის ცხოვრებისათვის. მაგალითად, ცხოველებმა, რომლებიც თავიანთ ნაჭუჭებს კალციუმის კარბონატისგან ამზადებენ, შეიძლება აღმოაჩინონ, რომ ჭურვების წარმოების შესაძლებლობები შემცირებულია ოკეანის წყლის მჟავა-ტუტოვანი წონასწორობის მნიშვნელოვანი ცვლილებებით.