Hvad er karbonatbuffering?

Mange af de mest genkendelige dele af naturen fungerer ved at opretholde en slags balance. Karbonatbuffersystemet er et af de vigtigste buffersystemer i naturen, hvilket hjælper med at opretholde den balance.

TL; DR (for lang, ikke læst)

Ligesom alle buffersystemer, en bicarbonatbuffer modstår ændring i pH, så det hjælper med at stabilisere pH af opløsninger som blod og havvand. Ocean-forsuring og effekten af ​​motion på kroppen er begge eksempler på, hvordan bicarbonatbuffering virker i praksis.

Carbonic Acid

Når kuldioxid (CO _{2) opløses i vand, det kan reagere med det vand for at danne kulsyre. Carbonic acid kan derefter give op en hydrogenion til at blive bicarbonat, som kan give op en anden hydrogenion til at blive karbonat. Alle disse reaktioner er reversible. Det betyder, at de arbejder både fremad og omvendt. Carbonat kan f.eks. Hente en hydrogenion til at blive bicarbonat.}

Carbonat Equilibrium

Reaktionsserien, der fører fra opløst carbondioxid til karbonat, når hurtigt en dynamisk ligevægt, en tilstand i hvilke fremadrettede og omvendte processer af denne reaktion sker ved lige hastigheder. Tilføjelse af syre vil øge hastigheden af ​​den omvendte reaktion og dannelse af kuldioxid, hvilket får mere kuldioxid til at diffundere ud af opløsningen. Tilføjelse af base vil derimod øge hastigheden af ​​den forreste reaktion, hvilket forårsager mere bicarbonat og carbonat til dannelse. Ethvert pres på dette system forårsager kompenserende skift i en retning, som genskaber ligevægt. Buffersystemet fortsætter med at fungere, så længe koncentrationen er stor i forhold til mængden af ​​syre eller base tilsat til opløsningen.

Humane og karbonatbuffer

Hos mennesker og andre dyr er karbonatbuffersystem hjælper med at opretholde en konstant pH i blodbanen. PH i blod afhænger af forholdet mellem carbondioxid og bicarbonat. Koncentrationerne af begge komponenter er meget store sammenlignet med koncentrationerne af syre tilsat til blodet under normale aktiviteter eller moderat motion. Under anstrengende motion hjælper for eksempel hurtig vejrtrækning med at kompensere for stigningen i carbondioxid i dit blod. Andre mekanismer, der hjælper med denne funktion, omfatter hæmoglobinmolekylet i dine røde blodlegemer, hvilket også hjælper med at buffer blodets pH.

Carbonatbuffering i havet

I havet er opløst kuldioxid fra atmosfæren er i ligevægt med havvandskoncentrationer af kulsyre og bicarbonat. Øget kuldioxidemissioner fra menneskelig aktivitet har imidlertid øget atmosfærisk carbondioxidniveauer, hvilket medfører en stigning i opløst kuldioxid. Efterhånden som koncentrationen af ​​opløst kuldioxid øges, øges hastigheden af ​​fremadrettet reaktion af buffersystemet, indtil systemet når en ny ligevægt. Dette betyder, at en stigning i opløst carbondioxid forårsager et lille fald i pH. Havets buffringskapacitet - dets evne til at opsuge syre eller base - er meget stor, men gradvise ændringer af denne art kan have alvorlige forgreninger for mange slags liv i havet. Dyr, der gør deres skaller fra calciumcarbonat, kan for eksempel finde deres skalfremstillingsfunktioner reduceret af betydelige ændringer i syrebasens ligevægt i havvand.