Daugelis labiausiai atpažįstamų gamtos dalių veikia palaikydami tam tikrą pusiausvyrą. Karbonato buferio sistema yra viena iš svarbiausių buferių sistemų gamtoje, kuri padeda išlaikyti tą pusiausvyrą.
TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)
Kaip ir bet kuri buferinė sistema, bikarbonato buferis priešinasi pH pokyčiams, todėl padeda stabilizuoti tokių tirpalų kaip kraujas ir vandenyno vanduo pH. Vandenynų rūgštėjimas ir fizinio krūvio poveikis organizmui yra pavyzdžiai, kaip praktiškai veikia bikarbonatų buferis.
Anglies rūgštis
Kai anglies dioksidas (CO2) dujos ištirpsta vandenyje, jos gali su tuo vandeniu reaguoti, kad susidarytų anglies rūgštis. Tuomet anglies rūgštis gali atsisakyti vandenilio jono, kad taptų bikarbonatu, kuris gali atsisakyti kito vandenilio jono, kuris taptų karbonatu. Visos šios reakcijos yra grįžtamos. Tai reiškia, kad jie dirba ir pirmyn, ir atgal. Pavyzdžiui, karbonatas gali pasiimti vandenilio joną, kad taptų bikarbonatu.
Karbonato pusiausvyra
Reakcijų serija, vedanti iš ištirpusio anglies dioksido į karbonatą, greitai pasiekia a dinaminė pusiausvyra, būsena, kurioje vyksta šios reakcijos pirmyn ir atgal procesai vienodos normos. Pridedant rūgšties, padidės atvirkštinės reakcijos ir anglies dioksido susidarymo greitis, dėl kurio daugiau anglies dioksido išsisklaidys tirpale. Kita vertus, pridėjus bazę, padidės reakcijos į priekį greitis, dėl kurio susidarys daugiau bikarbonatų ir karbonatų. Bet koks šios sistemos slėgis sukelia kompensacinį poslinkį ta kryptimi, kuri atkuria pusiausvyrą. Buferinė sistema veikia tol, kol jos koncentracija yra didelė, palyginti su į tirpalą įpilta rūgšties ar bazės kiekiu.
Žmonės ir karbonato buferis
Žmonėms ir kitiems gyvūnams karbonato buferinė sistema padeda palaikyti pastovų pH kraujyje. Kraujo pH priklauso nuo anglies dioksido ir bikarbonato santykio. Abiejų komponentų koncentracijos yra labai didelės, palyginti su rūgšties, įpilamos į kraują įprastos veiklos ar vidutinio fizinio krūvio, koncentracijomis. Pavyzdžiui, atliekant sunkų fizinį krūvį, greitas kvėpavimas padeda kompensuoti anglies dioksido kiekio padidėjimą kraujyje. Kiti mechanizmai, padedantys atlikti šią funkciją, yra jūsų raudonųjų kraujo kūnelių hemoglobino molekulė, kuri taip pat padeda buferizuoti kraujo pH.
Karbonato buferis vandenyne
Vandenyne ištirpusio anglies dioksido iš atmosferos pusiausvyra yra su jūros vandens anglies rūgšties ir bikarbonato koncentracija. Tačiau padidėjęs žmogaus veiklos išmetamo anglies dvideginio kiekis padidino anglies dvideginio kiekį atmosferoje, todėl padidėjo ištirpusio anglies dioksido kiekis. Didėjant ištirpusio anglies dioksido koncentracijai, buferinės sistemos priekinės reakcijos greitis didėja, kol sistema pasiekia naują pusiausvyrą. Tai reiškia, kad padidėjęs ištirpusio anglies dioksido kiekis šiek tiek sumažina pH. Vandenyno buferinis pajėgumas - jo gebėjimas įsisavinti rūgštį ar bazę - yra labai didelis, tačiau laipsniški tokio pobūdžio pokyčiai gali turėti rimtų pasekmių daugybei vandenyno rūšių. Gyvūnų, kurie gamina kriaukles iš kalcio karbonato, gali būti, kad jų apvalkalo gamybos galimybes sumažina reikšmingi vandenyno vandens rūgščių ir šarmų pusiausvyros pokyčiai.