Sisältö
- TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
- Hiilihappo
- Karbonaattitasapaino
- Ihmiset ja karbonaattipuskurointi
- Karbonaattipuskurointi merellä
Monet luonnon tunnetuimmista osista toimivat pitämällä jonkinlainen tasapaino. Karbonaattipuskurijärjestelmä on yksi luonnon tärkeimmistä puskurijärjestelmistä, joka auttaa ylläpitämään tätä tasapainoa.
TL; DR (liian pitkä; ei lukenut)
Kuten mikä tahansa puskurointijärjestelmä, bikarbonaattipuskuri vastustaa pH: n muutosta, joten se auttaa stabiloimaan liuosten, kuten veren ja meriveden, pH: ta. Valtamerten happamoituminen ja liikunnan vaikutukset kehoon ovat molemmat esimerkkejä siitä, kuinka bikarbonaattipuskurointi toimii käytännössä.
Hiilihappo
Kun hiilidioksidi (CO2) kaasu liukenee veteen, se voi reagoida kyseisen veden kanssa muodostaen hiilihappoa. Hiilihappo voi sitten luovuttaa vetyionia bikarbonaatiksi, joka voi antaa toisen vetyionin karbonaatiksi. Kaikki nämä reaktiot ovat palautuvia. Tämä tarkoittaa, että he työskentelevät eteen- ja taaksepäin. Esimerkiksi karbonaatti voi poimia vetyionin bikarbonaatiksi.
Karbonaattitasapaino
Reaktiosarja, joka johtaa liuenneesta hiilidioksidista karbonaattiin, saavuttaa nopeasti dynaamisen tasapainon, tilan, jossa tämän reaktion eteen- ja taaksepäin suuntautuvat prosessit tapahtuvat yhtä suurella nopeudella. Hapon lisääminen lisää käänteisreaktion ja hiilidioksidin muodostumisnopeutta, jolloin enemmän hiilidioksidia leviää liuoksesta. Emäksen lisääminen puolestaan lisää eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeutta aiheuttaen enemmän bikarbonaatin ja karbonaatin muodostumista. Kaikki järjestelmään kohdistuvat paineet aiheuttavat kompensoivan siirtymisen suuntaan, joka palauttaa tasapainon. Puskurijärjestelmä toimii edelleen niin kauan kuin sen pitoisuus on suuri verrattuna liuokseen lisätyn hapon tai emäksen määrään.
Ihmiset ja karbonaattipuskurointi
Ihmisillä ja muilla eläimillä karbonaattipuskurijärjestelmä auttaa ylläpitämään vakiona pH-arvoa veressä. Veren pH riippuu hiilidioksidin ja bikarbonaatin suhteesta. Molempien komponenttien pitoisuudet ovat erittäin suuret verrattuna happojen pitoisuuksiin, joita lisätään vereen normaalin toiminnan tai kohtalaisen harjoituksen aikana. Esimerkiksi rasittavan harjoituksen aikana nopea hengitys auttaa kompensoimaan veren hiilidioksidin määrän nousua. Muita mekanismeja, jotka auttavat tätä toimintoa, ovat punasolujen hemoglobiinimolekyyli, joka myös auttaa puskuroimaan veren pH: ta.
Karbonaattipuskurointi merellä
Meressä ilmakehään liuennut hiilidioksidi on tasapainossa merivettä sisältävien hiilihapon ja bikarbonaatin pitoisuuksien kanssa. Ihmistoiminnan lisääntyneet hiilidioksidipäästöt ovat kuitenkin nostaneet ilmakehän hiilidioksiditasoja aiheuttaen liuenneen hiilidioksidin määrän nousua. Kun liuenneen hiilidioksidin konsentraatio kasvaa, puskurijärjestelmän eteenpäin suuntautuvan reaktion nopeus kasvaa, kunnes järjestelmä saavuttaa uuden tasapainon. Tämä tarkoittaa, että liuenneen hiilidioksidin lisäys aiheuttaa lievän pH: n laskun. Valtamerten puskurointikapasiteetti - sen kyky imeä happoa tai emästä - on erittäin suuri, mutta tällaisilla asteittaisilla muutoksilla voi olla vakavia seurauksia monenlaisille elämille merellä. Eläimet, jotka tekevät kuorensa esimerkiksi kalsiumkarbonaatista, saattavat löytää kuoren valmistuskykynsä heikentyneinä meriveden happaman ja emäksisen tasapainon merkittävissä muutoksissa.