Бикарбонат - Bicarbonate

Бикарбонат
Скелетная формула бикарбоната с явным добавлением водорода
Мяч и клюшка из бикарбоната
Имена
Систематическое название ИЮПАК
Гидроксидодиоксидокарбонат (1-)
Другие имена
Гидрокарбонат
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
3DMet
3903504
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
49249
КЕГГ
UNII
  • InChI = 1S / CH2O3 / c2-1 (3) 4 / ч (H2,2,3,4) / p-1 проверитьY
    Ключ: BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M проверитьY
  • OC ([O -]) = O
Характеристики
HCO-
3
Молярная масса 61,0168 г моль -1
журнал P -0,82
Кислотность (p K a ) 10,3
Основность (p K b ) 7,7
Конъюгированная кислота Угольная кислота
Основание конъюгата Карбонат
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

В неорганической химии , бикарбонат ( ИЮПАК -recommended номенклатура: гидрокарбонат ) представляет собой промежуточную форму в депротонирования из угольной кислоты . Это многоатомный анион с химической формулой H C O-
3
.

Бикарбонат играет важную биохимическую роль в буферной системе физиологического pH .

Термин «бикарбонат» был придуман в 1814 году английским химиком Уильямом Хайдом Волластоном . Приставка «би» в слове «бикарбонат» происходит от устаревшей системы именования и основана на наблюдении, что карбоната ( CO2-
3
) на ион натрия в бикарбонате натрия (NaHCO 3 ) и других бикарбонатах, чем в карбонате натрия (Na 2 CO 3 ) и других карбонатах. Имя живет как банальное имя .

Химические свойства

Бикарбонат-ион (гидрокарбонат-ион) представляет собой анион с эмпирической формулой HCO-
3
и молекулярная масса 61,01  дальтон ; он состоит из одного центрального атома углерода, окруженного тремя атомами кислорода в тригональном плоском расположении, с атомом водорода, присоединенным к одному из атомов кислорода. Он изоэлектронен с азотной кислотой  HNO
3
. Бикарбонат-ион несет один отрицательный формальный заряд и является амфипротонным веществом, обладающим как кислотными, так и основными свойствами. Это и сопряженное основание из угольной кислоты  H
2
CO
3
; и конъюгат кислоты из CO2-
3
, карбонат- ион, как показано этими равновесными реакциями:

CO2-
3
+ 2 H 2 O ⇌ HCO-
3
+ H 2 O + OH - ⇌ H 2 CO 3 + 2 OH -
H 2 CO 3 + 2 H 2 O ⇌ HCO-
3
+ H 3 O + + H 2 O ⇌ CO2-
3
+ 2 H 3 O + .

Бикарбонатная соль образуется, когда положительно заряженный ион присоединяется к отрицательно заряженным атомам кислорода иона, образуя ионное соединение . Многие бикарбонаты растворимы в воде при стандартной температуре и давлении ; в частности, бикарбонат натрия способствует общему количеству растворенных твердых веществ , что является общим параметром для оценки качества воды .

Физиологическая роль

CO 2, образующийся как побочный продукт окисления сахаров в митохондриях, реагирует с водой в реакции, катализируемой карбоангидразой, с образованием H 2 CO 3 , который находится в равновесии с катионом H + и анионом HCO 3 - . Затем он попадает в легкие, где происходит обратная реакция и выделяется газ CO 2 . В почке (слева) клетки (зеленые), выстилающие проксимальный каналец, сохраняют бикарбонат, транспортируя его из клубочкового фильтрата в просвете нефрона (желтый) обратно в кровь (красный). Точная стехиометрия почек опущена для простоты.

Бикарбонат ( HCO-
3
) является жизненно важным компонентом буферной системы pH человеческого тела (поддерживая кислотно-щелочной гомеостаз ). 70% -75% СО 2 в организме превращается в угольную кислоту2 СО 3 ), которая является сопряженной кислоты из HCO-
3
и может быстро в нее превратиться.

С угольной кислоты в качестве центральных промежуточных видов , бикарбонат - в сочетании с водой, ионами водорода и двуокиси углерода - образует эта система буферизации, которая поддерживается в летучем равновесии необходимо обеспечить быстрое устойчивость к изменениям рН в обоих кислых и основных направлениях . Это особенно важно для защиты тканей от центральной нервной системы , где рН изменяется слишком далеко за пределы нормального диапазона в любом направлении , может оказаться катастрофическими (см ацидоз или алкалоз ).

Кроме того, бикарбонат играет ключевую роль в пищеварительной системе. Он повышает внутренний pH желудка после того, как сильно кислые пищеварительные соки переваривают пищу. Бикарбонат также регулирует pH в тонком кишечнике. Он высвобождается из поджелудочной железы в ответ на гормон секретин, чтобы нейтрализовать кислый химус, попадающий в двенадцатиперстную кишку из желудка.

Бикарбонат в окружающей среде

Бикарбонат является доминирующей формой растворенного неорганического углерода в морской воде и в большинстве пресных вод. Таким образом, он является важным поглотителем углеродного цикла .

В пресноводной экологии сильная фотосинтетическая активность пресноводных растений при дневном свете выделяет в воду газообразный кислород и в то же время производит ионы бикарбоната. Они сдвигают pH вверх до тех пор, пока при определенных обстоятельствах степень щелочности не станет токсичной для некоторых организмов или не сделает токсичными другие химические компоненты, такие как аммиак . В темноте, когда не происходит фотосинтеза, процессы дыхания выделяют углекислый газ, и новые ионы бикарбоната не образуются, что приводит к быстрому падению pH.

Другое использование

Самая распространенная соль бикарбонат-иона - это бикарбонат натрия , NaHCO 3 , который широко известен как пищевая сода . При нагревании или воздействии кислоты, такой как уксусная кислота ( уксус ), бикарбонат натрия выделяет диоксид углерода . Он используется в качестве разрыхлителя в выпечке .

Поток ионов бикарбоната из горных пород, выветриваемых углекислотой в дождевой воде, является важной частью углеродного цикла .

Бикарбонат аммония используется в производстве печенья для пищеварения .

Диагностика

В диагностической медицине содержание бикарбоната в крови является одним из нескольких индикаторов состояния кислотно-щелочной физиологии в организме. Она измеряется вместе с диоксидом углерода , хлорид , калия и натрия , для оценки электролита уровней в панели электролита тест (который имеет Текущий Процедурный Терминология , CPT, код 80051).

Параметр стандартной концентрации бикарбоната (SBC e ) представляет собой концентрацию бикарбоната в крови при P a CO 2, равном 40 мм рт. Ст. (5,33 кПа), полном насыщении кислородом и температуре 36 ° C.

Референсные диапазоны для анализов крови , сравнивающих содержание бикарбоната в крови (показано синим справа) с другими составляющими.

Бикарбонатные соединения

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки