NộI Dung
- TL; DR (Quá dài; Không đọc)
- Axit carbonic
- Cân bằng cacbonat
- Con người và đệm carbonate
- Đệm carbonate trong đại dương
Nhiều phần dễ nhận biết nhất của chức năng tự nhiên bằng cách duy trì một số loại cân bằng. Hệ thống đệm carbonate là một trong những hệ thống đệm quan trọng nhất trong tự nhiên, giúp duy trì sự cân bằng đó.
TL; DR (Quá dài; Không đọc)
Giống như bất kỳ hệ thống đệm nào, bộ đệm bicarbonate chống lại sự thay đổi độ pH, vì vậy nó giúp ổn định độ pH của các giải pháp như máu và nước biển. Axit hóa đại dương và tác dụng của tập thể dục đối với cơ thể là cả hai ví dụ về cách thức hoạt động của đệm bicarbonate trong thực tế.
Axit carbonic
Khi carbon dioxide (CO2) khí hòa tan trong nước, nó có thể phản ứng với nước đó tạo thành axit cacbonic. Axit carbonic sau đó có thể từ bỏ một ion hydro để trở thành bicarbonate, có thể từ bỏ một ion hydro khác để trở thành cacbonat. Tất cả những phản ứng này đều có thể đảo ngược. Điều này có nghĩa là họ làm việc cả về phía trước và ngược lại. Carbonate, ví dụ, có thể lấy một ion hydro để trở thành bicarbonate.
Cân bằng cacbonat
Một loạt các phản ứng dẫn từ carbon dioxide hòa tan đến carbonate nhanh chóng đạt đến trạng thái cân bằng động, trạng thái trong đó các quá trình thuận và ngược của phản ứng này xảy ra với tốc độ bằng nhau. Thêm axit sẽ làm tăng tốc độ phản ứng ngược và hình thành carbon dioxide, khiến nhiều carbon dioxide khuếch tán ra khỏi dung dịch. Mặt khác, việc thêm bazơ sẽ làm tăng tốc độ phản ứng thuận, làm cho nhiều bicarbonate và carbonate hình thành. Bất kỳ áp lực nào trên hệ thống này đều gây ra sự dịch chuyển bù theo hướng khôi phục trạng thái cân bằng. Hệ thống đệm tiếp tục hoạt động miễn là nồng độ của nó lớn so với lượng axit hoặc bazơ được thêm vào dung dịch.
Con người và đệm carbonate
Ở người và các động vật khác, hệ thống đệm carbonate giúp duy trì độ pH không đổi trong máu. Độ pH của máu phụ thuộc vào tỷ lệ carbon dioxide với bicarbonate. Nồng độ của cả hai thành phần rất lớn so với nồng độ axit được thêm vào máu trong các hoạt động bình thường hoặc tập thể dục vừa phải. Trong quá trình tập thể dục vất vả, ví dụ, thở nhanh giúp bù đắp cho sự gia tăng carbon dioxide trong máu của bạn. Các cơ chế khác hỗ trợ chức năng này bao gồm phân tử hemoglobin trong các tế bào hồng cầu của bạn, cũng giúp đệm pH máu.
Đệm carbonate trong đại dương
Trong đại dương, carbon dioxide hòa tan từ khí quyển ở trạng thái cân bằng với nồng độ axit carbonic và bicarbonate trong nước biển. Tuy nhiên, lượng khí thải carbon dioxide tăng lên từ hoạt động của con người đã làm tăng mức độ carbon dioxide trong khí quyển, gây ra sự gia tăng lượng carbon dioxide hòa tan. Khi nồng độ carbon dioxide hòa tan tăng, tốc độ phản ứng thuận của hệ thống đệm tăng cho đến khi hệ thống đạt đến trạng thái cân bằng mới. Điều này có nghĩa là sự gia tăng carbon dioxide hòa tan gây ra sự giảm nhẹ độ pH. Khả năng đệm của đại dương - khả năng hấp thụ axit hoặc bazơ - là rất lớn, nhưng những thay đổi dần dần của loại này có thể gây ra sự phân nhánh nghiêm trọng cho nhiều loại sự sống trong đại dương. Chẳng hạn, động vật tạo ra vỏ của chúng từ canxi cacbonat, có thể thấy khả năng tạo vỏ của chúng bị giảm đi do những thay đổi đáng kể trong trạng thái cân bằng axit-bazơ của nước biển.