Muitas das partes mais reconhecíveis da natureza funcionam mantendo algum tipo de equilíbrio. O sistema de tamponamento de carbonato é um dos mais importantes sistemas de tamponamento da natureza, o que ajuda a manter esse equilíbrio.
TL; DR (muito longo; Não li)
Como qualquer sistema de tamponamento, um tampão de bicarbonato resiste a mudanças no pH, então ajuda a estabilizar o pH de soluções como sangue e água do oceano. A acidificação dos oceanos e os efeitos dos exercícios no corpo são exemplos de como o tamponamento do bicarbonato funciona na prática.
Ácido carbónico
Quando o dióxido de carbono (CO2) o gás se dissolve na água, ele pode reagir com essa água para formar ácido carbônico. O ácido carbônico pode então ceder um íon de hidrogênio para se tornar bicarbonato, que pode ceder outro íon de hidrogênio para se tornar carbonato. Todas essas reações são reversíveis. Isso significa que eles trabalham tanto para frente quanto para trás. O carbonato, por exemplo, pode pegar um íon de hidrogênio para se tornar bicarbonato.
Equilíbrio de Carbonato
A série de reações que leva do dióxido de carbono dissolvido ao carbonato atinge rapidamente um equilíbrio dinâmico, um estado em que os processos direto e reverso dessa reação acontecem em taxas iguais. A adição de ácido aumentará a taxa de reação reversa e de formação de dióxido de carbono, fazendo com que mais dióxido de carbono se espalhe para fora da solução. A adição de base, por outro lado, aumentará a taxa da reação direta, causando a formação de mais bicarbonato e carbonato. Qualquer pressão neste sistema causa uma mudança compensatória em uma direção que restaura o equilíbrio. O sistema de tamponamento continua a funcionar enquanto sua concentração for grande em comparação com a quantidade de ácido ou base adicionada à solução.
Humans and Carbonate Buffering
Em humanos e outros animais, o sistema de tamponamento de carbonato ajuda a manter um pH constante na corrente sanguínea. O pH do sangue depende da proporção de dióxido de carbono para bicarbonato. As concentrações de ambos os componentes são muito grandes em comparação com as concentrações de ácido adicionado ao sangue durante atividades normais ou exercícios moderados. Durante exercícios extenuantes, por exemplo, a respiração rápida ajuda a compensar o aumento de dióxido de carbono no sangue. Outros mecanismos que auxiliam nessa função incluem a molécula de hemoglobina nos glóbulos vermelhos, que também ajuda a tamponar o pH do sangue.
Tampão de Carbonato no Oceano
No oceano, o dióxido de carbono dissolvido da atmosfera está em equilíbrio com as concentrações de ácido carbônico e bicarbonato da água do mar. No entanto, o aumento das emissões de dióxido de carbono da atividade humana elevou os níveis de dióxido de carbono atmosférico, causando um aumento no dióxido de carbono dissolvido. À medida que a concentração de dióxido de carbono dissolvido aumenta, a taxa de reação direta do sistema de tamponamento aumenta até que o sistema atinja um novo equilíbrio. Isso significa que um aumento no dióxido de carbono dissolvido causa uma ligeira diminuição no pH. A capacidade de proteção do oceano - sua habilidade de absorver ácido ou base - é muito grande, mas mudanças graduais desse tipo podem ter ramificações sérias para muitos tipos de vida no oceano. Animais que fazem suas conchas com carbonato de cálcio, por exemplo, podem ter sua capacidade de fazer conchas reduzida por mudanças significativas no equilíbrio ácido-básico da água do oceano.