Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Kolsyra
- Karbonatjämvikt
- Människor och karbonatbuffring
- Karbonatbuffring i havet
Många av de mest igenkännliga delarna av naturen fungerar genom att upprätthålla en slags balans. Karbonatbuffersystemet är ett av de viktigaste buffertsystemen i naturen, vilket hjälper till att bibehålla den balansen.
TL; DR (för lång; läste inte)
Liksom alla buffertsystem motstår en bikarbonatbuffert förändring i pH, så det hjälper till att stabilisera pH i lösningar som blod och havsvatten. Havsurning och effekterna av träning på kroppen är båda exempel på hur bikarbonatbuffring fungerar i praktiken.
Kolsyra
När koldioxid (CO2) gas upplöses i vatten, den kan reagera med det vattnet för att bilda kolsyra. Kolsyra kan sedan avge en vätejon för att bli bikarbonat, vilket kan ge upp en annan vätejon för att bli karbonat. Alla dessa reaktioner är reversibla. Det betyder att de arbetar både framåt och bakåt. Karbonat kan till exempel plocka upp en vätejon för att bli bikarbonat.
Karbonatjämvikt
Reaktionsserien som leder från upplöst koldioxid till karbonat når snabbt en dynamisk jämvikt, ett tillstånd där framåt- och bakåtprocesserna för denna reaktion sker med lika stora hastigheter. Tillsättning av syra kommer att öka hastigheten för den omvända reaktionen och bildningen av koldioxid, vilket får mer koldioxid att diffundera ur lösningen. Tillsats av bas, å andra sidan, kommer att öka hastigheten på framåtreaktionen, vilket får mer bikarbonat och karbonat att bildas. Varje tryck på detta system orsakar en kompensationsförskjutning i en riktning som återställer jämvikten. Buffertsystemet fortsätter att fungera så länge dess koncentration är stor jämfört med mängden syra eller bas som tillsätts till lösningen.
Människor och karbonatbuffring
Hos människor och andra djur hjälper karbonatbuffersystemet att upprätthålla ett konstant pH i blodomloppet. PH i blod beror på förhållandet koldioxid till bikarbonat. Koncentrationerna av båda komponenterna är mycket stora jämfört med koncentrationen av syra som tillsätts blodet under normala aktiviteter eller måttlig träning. Under ansträngande träning hjälper till exempel snabb andning att kompensera för ökningen av koldioxid i blodet. Andra mekanismer som hjälper till med denna funktion inkluderar hemoglobinmolekylen i dina röda blodkroppar, vilket också hjälper till att buffra blodets pH.
Karbonatbuffring i havet
I havet är upplöst koldioxid från atmosfären i jämvikt med havsvattenskoncentrationer av kolsyra och bikarbonat. Ökade koldioxidutsläpp från mänsklig aktivitet har emellertid höjt atmosfäriska koldioxidnivåer och orsakat en ökning av upplöst koldioxid. När koncentrationen av upplöst koldioxid ökar ökar hastigheten för framåtreaktionen i buffringssystemet tills systemet når en ny jämvikt. Detta innebär att en ökning av upplöst koldioxid orsakar en liten minskning av pH. Havsbuffertförmågan - dess förmåga att suga upp syra eller bas - är mycket stor, men gradvisa förändringar av denna typ kan ha allvarliga konsekvenser för många livsorter i havet. Djur som till exempel gör sina skal av kalciumkarbonat kan till exempel finna att deras skalframställningsförmåga reduceras av betydande förändringar i surbas-jämvikten i havsvatten.