บัฟเฟอร์คาร์บอเนตคืออะไร?

ส่วนที่เป็นที่รู้จักมากที่สุดของธรรมชาติทำหน้าที่โดยการรักษาสมดุลบางประเภท ระบบบัฟเฟอร์คาร์บอเนตเป็นหนึ่งในระบบบัฟเฟอร์ที่สำคัญที่สุดในธรรมชาติ ซึ่งช่วยรักษาสมดุลนั้น

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

เช่นเดียวกับระบบบัฟเฟอร์ใดๆ บัฟเฟอร์ไบคาร์บอเนตต้านทานการเปลี่ยนแปลงของค่า pH ดังนั้นจึงช่วยรักษาค่า pH ของสารละลาย เช่น เลือดและน้ำทะเลให้คงที่ การทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรและผลของการออกกำลังกายต่อร่างกายเป็นตัวอย่างของการทำงานของบัฟเฟอร์ไบคาร์บอเนตในทางปฏิบัติ

เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) แก๊สละลายในน้ำ สามารถทำปฏิกิริยากับน้ำนั้นให้เกิดกรดคาร์บอนิกได้ กรดคาร์บอนิกสามารถให้ไฮโดรเจนไอออนกลายเป็นไบคาร์บอเนต ซึ่งสามารถให้ไฮโดรเจนไอออนอีกตัวหนึ่งกลายเป็นคาร์บอเนต ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้สามารถย้อนกลับได้ ซึ่งหมายความว่าทำงานทั้งไปข้างหน้าและย้อนกลับ ตัวอย่างเช่น คาร์บอเนตสามารถรับไฮโดรเจนไอออนให้เป็นไบคาร์บอเนตได้

ชุดของปฏิกิริยาที่นำจากคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายไปเป็นคาร์บอเนตจะไปถึง a. อย่างรวดเร็ว สมดุลแบบไดนามิก สถานะที่กระบวนการไปข้างหน้าและย้อนกลับของปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นที่ อัตราที่เท่ากัน การเติมกรดจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาย้อนกลับและการเกิดคาร์บอนไดออกไซด์ ทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กระจายออกจากสารละลายมากขึ้น การเพิ่มเบสจะเพิ่มอัตราการเกิดปฏิกิริยาไปข้างหน้า ทำให้เกิดไบคาร์บอเนตและคาร์บอเนตมากขึ้น แรงกดดันใดๆ ต่อระบบนี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงการชดเชยไปในทิศทางที่คืนสมดุล ระบบบัฟเฟอร์จะทำงานต่อไปตราบใดที่ความเข้มข้นของมันมากเมื่อเทียบกับปริมาณกรดหรือเบสที่เติมลงในสารละลาย

ในมนุษย์และสัตว์อื่นๆ ระบบบัฟเฟอร์คาร์บอเนตช่วยรักษาค่า pH ให้คงที่ในกระแสเลือด ค่า pH ของเลือดขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของคาร์บอนไดออกไซด์ต่อไบคาร์บอเนต ความเข้มข้นของส่วนประกอบทั้งสองนั้นสูงมากเมื่อเทียบกับความเข้มข้นของกรดที่เติมเข้าไปในเลือดระหว่างกิจกรรมปกติหรือการออกกำลังกายระดับปานกลาง ในระหว่างการออกกำลังกายที่ต้องใช้กำลังมาก เช่น การหายใจเร็วจะช่วยชดเชยการเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดของคุณ กลไกอื่นๆ ที่ช่วยในการทำงานนี้ ได้แก่ โมเลกุลของเฮโมโกลบินในเซลล์เม็ดเลือดแดงของคุณ ซึ่งยังช่วยบัฟเฟอร์ pH ของเลือดอีกด้วย

ในมหาสมุทร คาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายในชั้นบรรยากาศจะอยู่ในสภาวะสมดุลกับความเข้มข้นของน้ำทะเลของกรดคาร์บอนิกและไบคาร์บอเนต อย่างไรก็ตาม การปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นจากกิจกรรมของมนุษย์ได้เพิ่มระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ ทำให้เกิดคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำเพิ่มขึ้น เมื่อความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำเพิ่มขึ้น อัตราของปฏิกิริยาไปข้างหน้าของระบบบัฟเฟอร์จะเพิ่มขึ้นจนกว่าระบบจะเข้าสู่สมดุลใหม่ ซึ่งหมายความว่าการเพิ่มขึ้นของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ละลายน้ำจะทำให้ pH ลดลงเล็กน้อย ความจุบัฟเฟอร์ของมหาสมุทร -- ความสามารถในการดูดซับกรดหรือด่าง -- มีขนาดใหญ่มาก แต่การเปลี่ยนแปลงในลักษณะนี้ทีละน้อยอาจส่งผลกระทบร้ายแรงต่อสิ่งมีชีวิตหลายชนิดในมหาสมุทร ตัวอย่างเช่น สัตว์ที่ทำเปลือกหอยจากแคลเซียมคาร์บอเนตอาจพบว่าความสามารถในการทำเปลือกของพวกมันลดลงโดยการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสมดุลกรดเบสของน้ำทะเล