Бикарбонат

Во неорганската хемија, бикарбонатот (номенклатура препорачана од МСЧПХ : хидрогенкарбонат^[2]) — средна форма во депротонацијата на јаглеродната киселина . Тоа е повеќеатомски анјон со хемиска формула HCO−
3 .

Бикарбонат

Систематско име	Хидроксидодиоксидокарбонат(1−)[1]
Други називи Водород карбонат[1]
Назнаки
CAS-бр.	71-52-3 Ок
3DMet	B00080
Бајлштајн	3903504
ChEBI	CHEBI:17544 Ок
ChEMBL	ChEMBL363707 Ок
ChemSpider	749 Ок
Гмелин	49249
InChI InChI=1S/CH2O3/c2-1(3)4/h(H2,2,3,4)/p-1 Ок Клуч: BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Ок
3Д-модел (Jmol)	Слика
KEGG	C00288 Ок
PubChem	769
SMILES OC([O-])=O
UNII	HN1ZRA3Q20 Ок
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
log P	−0.82
Киселост (pKa)	10.3
Константа на базицитет (pKb)	7.7
Конјуг. киселина	Јаглеродна киселина
Конјуг. база	Карбонат
Дополнителни податоци
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Бикарбонатот има клучна биохемиска улога во физиолошкиот pH пуферски систем.^[3]

Терминот „бикарбонат“ бил измислен во 1814 година од англискиот хемичар Вилијам Хајд Воластон.^[4][5] Името живее како тривијално.

Хемиски својства

Бикарбонатниот јон (хидрогенкарбонат јон) е анјон со емпириска формула HCO−
3 и молекуларна маса од 61,01 далтони; се состои од еден централен јаглероден атом опкружен со три атоми на кислород во тригонален планарен распоред, со атом на водород прикачен на еден од кислородите. Тој е изоелектронски со азотна киселина HNO₃. Бикарбонатниот јон носи негативен еден формален полнеж и е амфипротски вид кој има и кисели и базни својства. Тоа е и конјугирана база на јаглеродна киселина H₂CO₃; и конјугирана киселина на CO2−
3, карбонатниот јон, како што е прикажано со овие реакции на рамнотежа :

CO2−
3 + 2 H₂O ⇌ HCO−
3 + H₂O + OH⁻ ⇌ H₂CO₃ + 2 OH⁻

H ₂ CO ₃ + 2 H₂O ⇌ HCO−
3</br> HCO−
3 + H ₃ O ⁺ + H₂O ⇌ CO2−
3 + 2 H ₃ O ⁺ .

Бикарбонатна сол се формира кога позитивно наелектризираниот јон се прицврстува на негативно наелектризираните атоми на кислородот на јонот, формирајќи јонско соединение. Многу бикарбонати се растворливи во вода при стандардна температура и притисок; особено, натриум бикарбонат придонесува за вкупните растворени цврсти материи, заеднички параметар за проценка на квалитетот на водата.^[6]

Физиолошка улога

CO₂ произведен како отпаден производ од оксидацијата на шеќерите во митохондриите реагира со вода во реакција катализирана од јаглеродна анхидраза за да формира H₂CO ₃, кој е во рамнотежа со катјонот H ⁺ и анјонот HCO ₃ ⁻ . Потоа се носи во белите дробови, каде што се јавува обратна реакција и се ослободува гас CO₂ . Во бубрегот (лево), клетките (зелени) што ја обложуваат проксималната тубула го зачувуваат бикарбонатот транспортирајќи го од гломеруларниот филтрат во луменот (жолт) на нефронот назад во крвта (црвено). Точната стехиометрија во бубрегот е испуштена заради едноставност.

Бикарбонат (HCO−
3) е витална компонента на системот за пуферирање на pH ^[3] на човечкото тело (одржување на киселинско-базната хомеостаза). 70%-75% од CO₂ во телото се претвора во јаглеродна киселина (H₂CO₃), која е конјугирана киселина на HCO−
3 и брзо може да се претвори во него.

Со јаглеродна киселина како централен среден вид, бикарбонат - во врска со вода, водородни јони и јаглерод диоксид - го формира овој пуферски систем, кој се одржува на испарлива рамнотежа ^[3] потребна за да обезбеди брза отпорност на промените на pH и во киселиот и основни насоки. Ова е особено важно за заштита на ткивата на централниот нервен систем, каде pH се менува премногу надвор од нормалниот опсег во која било насока може да се покаже катастрофално (види ацидоза или алкалоза). Неодамна, исто така, било докажано дека клеточниот метаболизам на бикарбона може да се регулира со сигнализација mTORC1.^[7]

Дополнително, бикарбонатот игра клучна улога во дигестивниот систем. Ја зголемува внатрешната pH вредност на желудникот, откако дигестивните сокови со висока киселост ќе завршат со нивното варење на храната. Бикарбонатот, исто така, делува за регулирање на pH вредноста во тенкото црево. Се ослободува од панкреасот како одговор на хормонот секретин за да го неутрализира киселиот хим кој влегува во дуоденумот од желудникот.^[8]

Животната средина

Бикарбонатот е доминантна форма на растворен неоргански јаглерод во морската вода,^[9] и во повеќето свежи води. Како таков, тој е важен мијалник во јаглеродниот циклус.

Во слатководната екологија, силната фотосинтетичка активност на слатководните растенија на дневна светлина ослободува гасовит кислород во водата и во исто време произведува бикарбонатни јони. Тие ја поместуваат pH вредноста нагоре додека во одредени околности степенот на алкалност не стане токсичен за некои организми или може да направи други хемиски состојки како што е амонијакот токсичен. Во темнина, кога не се случува фотосинтеза, процесите на дишење ослободуваат јаглерод диоксид и не се создаваат нови бикарбонатни јони, што резултира со брз пад на pH вредноста.

Протокот на бикарбонатни јони од карпите кои се избришани од јаглеродната киселина во дождовницата е важен дел од јаглеродниот циклус.

Други употреби

Најчестата сол на бикарбонатниот јон е натриум бикарбонат, NaHCO₃, која е попозната како сода бикарбона. Кога се загрева или изложува на киселина како што е оцетна киселина (оцет), натриум бикарбонат ослободува јаглерод диоксид. Ова се користи како квасец при печење.

Амониум бикарбонат се користи во производството на бисквити за варење.

Дијагностика

Во дијагностичката медицина, вредноста на бикарбонатот во крвта е еден од неколкуте показатели за состојбата на киселинско-базната физиологија во телото. Се мери, заедно со јаглерод диоксид, хлорид, калиум и натриум, за да се проценат нивоата на електролити во тест со електролитен панел (кој има Тековна процедурална терминологија, CPT, код 80051).

Параметарот стандардна концентрација на бикарбонати (SBC_e) е концентрацијата на бикарбонат во крвта при P_aCO₂ од 40ммHg, целосна сатурација со кислород и 36 °C.

Референтни опсези за тестови на крвта, споредувајќи ја содржината на бикарбонат во крвта (прикажано со сино десно) со други состојки.

Наводи

1. „hydrogencarbonate (CHEBI:17544)“. Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). UK: European Institute of Bioinformatics. IUPAC Names. Архивирано од изворникот 2015-06-07.
2. Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005 (PDF), IUPAC, стр. 137
3. „Clinical correlates of pH levels: bicarbonate as a buffer“. Biology.arizona.edu. October 2006. Архивирано од изворникот на 2015-05-31.
4. William Hyde Wollaston (1814) "A synoptic scale of chemical equivalents," Philosophical Transactions of the Royal Society, 104: 1-22.
5. „Baking Soda“. Newton – Ask a Scientist. Argonne National Laboratory. Архивирано од изворникот на 26 February 2015. Посетено на 2 May 2018.
6. Geor, Raymond J.; Coenen, Manfred; Harris, Pat (31 January 2013). Equine Applied and Clinical Nutrition: Health, Welfare and Performance (англиски). Elsevier Health Sciences. стр. 90. ISBN 978-0-7020-5418-1. The most common indicator of water quality is the concentration of total dissolved solids (TDS)
7. „The mTORC1-SLC4A7 axis stimulates bicarbonate import to enhance de novo nucleotide synthesis“. Molecular Cell. 82 (1): 3284–3298.e7. June 2022. doi:10.1016/j.molcel.2022.06.008. PMC 9444906 Проверете ја вредноста |pmc= (help). PMID 35772404 Проверете ја вредноста |pmid= (help).
8. Berne & Levy, Principles of Physiology
9. „The chemistry of ocean acidification : OCB-OA“. www.whoi.edu (англиски). Woods Hole Oceanographic Institution. 24 September 2012. Архивирано од изворникот на 19 May 2017. Посетено на 17 May 2017.