Hvad er karbonatbufring?

Mange af de mest genkendelige dele af naturen fungerer ved at opretholde en slags balance. Carbonatbuffersystemet er et af de vigtigste buffersystemer i naturen, som hjælper med at opretholde denne balance.

TL; DR (for lang; læste ikke)

Som ethvert buffersystem, en bicarbonatbuffer modstår ændring i pH, så det hjælper med at stabilisere pH i opløsninger som blod og havvand. Havforsuring og virkningerne af træning på kroppen er begge eksempler på, hvordan bikarbonatbuffer fungerer i praksis.
Carbonic Acid

Når gasdioxid (CO _{2) gas opløses i vand, kan det reagere med det vand til dannelse af kullsyre. Kulsyre kan derefter opgive en hydrogenion for at blive bicarbonat, hvilket kan opgive en anden hydrogenion til at blive carbonat. Alle disse reaktioner er reversible. Det betyder, at de arbejder både fremad og omvendt. Carbonat kan for eksempel opsamle en hydrogenion for at blive bicarbonat.
Carbonate Equilibrium}

Serien med reaktioner, der fører fra opløst carbondioxid til carbonat, når hurtigt en dynamisk ligevægt, en tilstand, hvor fronten og omvendte processer af denne reaktion sker med lige store hastigheder. Tilsætning af syre øger hastigheden for den modsatte reaktion og dannelse af kuldioxid, hvilket får mere kuldioxid til at diffundere ud af opløsningen. Tilsætning af base vil på den anden side øge hastigheden af den fremadrettede reaktion, hvilket får mere dannet bikarbonat og carbonat til at dannes. Ethvert tryk på dette system forårsager et kompenserende skift i en retning, der gendanner ligevægten. Buffersystemet fungerer fortsat, så længe dets koncentration er stor i sammenligning med mængden af syre eller base, der er tilsat opløsningen.
Mennesker og karbonatbuffering

Hos mennesker og andre dyr er karbonatbuffersystemet hjælper med at opretholde en konstant pH i blodbanen. PH-værdien i blod afhænger af forholdet mellem kuldioxid og bikarbonat. Koncentrationerne af begge komponenter er meget store sammenlignet med koncentrationen af syre tilsat blodet under normale aktiviteter eller moderat træning. Under hård træning, for eksempel, hjælper hurtig vejrtrækning med at kompensere for stigningen i kuldioxid i dit blod. Andre mekanismer, der hjælper med denne funktion, inkluderer hæmoglobinmolekylet i dine røde blodlegemer, som også hjælper med at buffere blodets pH.
Carbonatbuffering i havet.

I havet er opløst kuldioxid fra atmosfæren i ligevægt med havvandskoncentrationer af kulsyre og bicarbonat. Forøgede kuldioxidemissioner fra menneskelig aktivitet har imidlertid hævet den atmosfæriske kuldioxidniveau, hvilket har forårsaget en stigning i opløst kuldioxid. Når koncentrationen af opløst kuldioxid stiger, øges hastigheden for den fremadrettede reaktion i buffersystemet, indtil systemet når en ny ligevægt. Dette betyder, at en stigning i opløst kuldioxid medfører et lille fald i pH. Havets bufferkapacitet - dets evne til at opsuge syre eller base - er meget stor, men gradvise ændringer af denne art kan have alvorlige konsekvenser for mange slags liv i havet. Dyr, der fremstiller deres skaller af calciumcarbonat, for eksempel, kan finde deres skaldefremstillingsevne reduceret ved betydelige ændringer i syre-basevægten i havvand.