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자연의 가장 잘 알려진 부분은 일종의 균형을 유지함으로써 기능합니다. 탄산염 완충 시스템은 본질적으로 가장 중요한 완충 시스템 중 하나이며, 그 균형을 유지하는 데 도움이됩니다.
TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
다른 완충 시스템과 마찬가지로 중탄산염 완충액은 pH 변화에 저항하므로 혈액 및 해수와 같은 용액의 pH를 안정화시키는 데 도움이됩니다. 해양 산성화와 운동이 신체에 미치는 영향은 중탄산염 완충이 실제로 어떻게 작용하는지의 예입니다.
탄산
이산화탄소 (CO)2) 가스가 물에 용해되면 물과 반응하여 탄산을 형성 할 수 있습니다. 그런 다음 탄산은 수소 이온을 포기하여 중탄산염이 될 수 있으며, 또 다른 수소 이온을 포기하여 탄산염이 될 수 있습니다. 이 모든 반응은 가역적입니다. 이것은 그들이 앞뒤로 작동한다는 것을 의미합니다. 예를 들어 탄산염은 수소 이온을 흡수하여 중탄산염이 될 수 있습니다.
탄산염 평형
용해 된 이산화탄소에서 탄산염으로 이어지는 일련의 반응은 역학적 평형에 빠르게 도달하는데,이 상태는이 반응의 정방향 및 역방향 프로세스가 동일한 속도로 발생합니다. 산을 첨가하면 역반응 속도와 이산화탄소 형성 속도가 증가하여 더 많은 이산화탄소가 용액 밖으로 확산됩니다. 한편, 염기를 첨가하면 정방향 반응 속도가 증가하여 더 많은 중탄산염 및 탄산염이 형성 될 것이다. 이 시스템에 압력이 가해지면 평형을 회복하는 방향으로 보상 이동이 발생합니다. 완충 시스템은 용액에 첨가 된 산 또는 염기의 양에 비해 그 농도가 큰 한 계속 작동한다.
인간과 탄산염 완충
인간 및 다른 동물에서, 탄산염 완충 시스템은 혈류에서 일정한 pH를 유지하는 것을 돕는다. 혈액의 pH는 이산화탄소와 중탄산염의 비율에 따라 다릅니다. 두 성분의 농도는 정상적인 활동이나 적당한 운동 중에 혈액에 첨가되는 산의 농도와 비교하여 매우 큽니다. 예를 들어 격렬한 운동을하는 동안 빠른 호흡은 혈액에서 이산화탄소의 증가를 보충하는 데 도움이됩니다. 이 기능을 돕는 다른 메커니즘에는 적혈구의 헤모글로빈 분자가 포함되어 있으며 혈액 pH를 완충하는 데 도움이됩니다.
바다에서 탄산 완충제
해양에서 대기 중 용해 된 이산화탄소는 해수 농도의 탄산 및 중탄산염과 평형을 이룹니다. 그러나 인간 활동으로 인한 이산화탄소 배출 증가는 대기 이산화탄소 수준을 증가시켜 용해 된 이산화탄소를 증가시킵니다. 용해 된 이산화탄소의 농도가 증가함에 따라, 시스템이 새로운 평형에 도달 할 때까지 완충 시스템의 순방향 반응 속도가 증가한다. 이는 용해 된 이산화탄소의 증가가 pH를 약간 감소 시킨다는 것을 의미합니다. 해양 완충 용량 (산 또는 염기를 흡수하는 능력)은 매우 크지 만, 이러한 종류의 점진적인 변화는 해양의 많은 종류의 삶에 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어 탄산 칼슘으로 껍질을 만드는 동물은 바닷물의 산-염기 평형이 크게 변화하여 껍질 만들기 능력이 저하 될 수 있습니다.