Багато найбільш впізнаваних частин природи функціонують, підтримуючи якийсь баланс. Карбонатна буферна система - одна з найважливіших буферних систем у природі, яка допомагає підтримувати цей баланс.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Як і будь-яка буферна система, бікарбонатний буфер протистоїть зміні рН, тому допомагає стабілізувати рН таких розчинів, як кров та океанічна вода. Закислення океану та вплив фізичних вправ на організм - це приклади того, як буферизація бікарбонату працює на практиці.
Карбонова кислота
Коли вуглекислий газ (CO2) газ розчиняється у воді, він може вступати в реакцію з цією водою, утворюючи вугільну кислоту. Потім вуглекислота може відмовитись від іону водню, щоб стати бікарбонатом, який може відмовитись від іншого іону водню, щоб стати карбонатом. Всі ці реакції оборотні. Це означає, що вони працюють як вперед, так і в зворотному напрямку. Наприклад, карбонат може сприймати іон водню, щоб стати бікарбонатом.
Карбонатна рівновага
Ряд реакцій, що приводить від розчиненого вуглекислого газу до карбонату, швидко досягає а динамічна рівновага, стан, при якому відбувається прямий і зворотний процеси цієї реакції рівні ставки. Додавання кислоти збільшить швидкість зворотної реакції та утворення діоксиду вуглецю, що призведе до того, що більше діоксиду вуглецю дифундує з розчину. З іншого боку, додавання основи збільшить швидкість прямої реакції, спричиняючи утворення більшої кількості бікарбонату та карбонату. Будь-який тиск на цю систему викликає компенсаційний зсув у напрямку, який відновлює рівновагу. Буферна система продовжує працювати до тих пір, поки її концентрація велика порівняно з кількістю кислоти або основи, доданої в розчин.
Люди та буферизація карбонату
У людей та інших тварин карбонатна буферна система допомагає підтримувати постійний рівень рН у крові. РН крові залежить від співвідношення вуглекислого газу та бікарбонату. Концентрації обох компонентів дуже великі в порівнянні з концентрацією кислоти, що додається в кров під час звичайної діяльності або помірних фізичних навантажень. Наприклад, під час фізичних вправ прискорене дихання допомагає компенсувати збільшення вуглекислого газу у вашій крові. Інші механізми, які допомагають виконувати цю функцію, включають молекулу гемоглобіну в ваших еритроцитах, що також сприяє буферному рН крові.
Буферування карбонату в океані
В океані розчинений вуглекислий газ з атмосфери знаходиться в рівновазі з концентрацією вугільної кислоти та бікарбонату в морській воді. Однак збільшення викидів вуглекислого газу внаслідок людської діяльності призвело до підвищення рівня атмосферного вуглекислого газу, спричиняючи збільшення розчиненого вуглекислого газу. Зі збільшенням концентрації розчиненого вуглекислого газу швидкість прямої реакції буферної системи зростає, поки система не досягне нової рівноваги. Це означає, що збільшення розчиненого вуглекислого газу викликає незначне зниження рН. Буферна здатність океану - його здатність вбирати кислоту або основу - дуже велика, але поступові зміни такого роду можуть мати серйозні наслідки для багатьох видів життя в океані. Наприклад, тварини, які виготовляють свої черепашки з карбонату кальцію, можуть виявити, що їх здатність до виготовлення оболонок знижується через значні зміни кислотно-лужної рівноваги океанської води.