Бикарбонат
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК гидрокарбонат | |
| Систематическое название ИЮПАК Гидроксидодиоксидокарбонат(1-) [1] | |
Другие имена
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| 3DMeet | |
| 3903504 | |
| ЧЭБИ | |
| ЧЕМБЛ | |
| ХимическийПаук | |
| 49249 | |
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| ОЗС − 3 | |
| Молярная масса | 61.0168 g mol −1 |
| войти P | −0.82 |
| Кислотность ( pKa ) | 10.3 |
| Основность (p K b ) | 7.7 |
| Конъюгатная кислота | Угольная кислота |
| Сопряженная база | Карбонат |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
В неорганической химии бикарбонат ( рекомендуемая ИЮПАК номенклатура: гидрокарбонат [2] ) — промежуточная форма при депротонировании кислоты угольной . Это многоатомный анион с химической формулой H C O. −
3 .
Бикарбонат играет решающую биохимическую роль в физиологической системе pH буферной . [3]
Термин «бикарбонат» был введен в 1814 году английским химиком Уильямом Хайдом Волластоном . [4] [5] Имя живет как тривиальное имя .
Химические свойства
[ редактировать ]Ион бикарбоната (ион гидрокарбоната) 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. Изоэлектронен кислоте азотной . HNO
3 . Ион бикарбоната несет отрицательный формальный заряд и представляет собой амфипротонную разновидность, обладающую как кислотными, так и основными свойствами. Это одновременно сопряженное основание кислоты угольной H.
2 СО
3 ; и кислота CO сопряженная 2−
3 , карбонат- ион, как показано этими равновесными реакциями:
- СО 2−
3 + 2 Н 2 О ⇌ HCO −
3 + Н 2 О + ОН − ⇌ Н 2 СО 3 + 2 ОН −
- H 2 CO 3 + 2 H 2 O ⇌ HCO −
3 + Н3О + + Н 2 О ⇌ СО 2−
3 2Н 3О + + .
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 участвует в общем количестве растворенных твердых веществ , что является общим параметром для оценки качества воды . [6]
Физиологическая роль
[ редактировать ]
Бикарбонат ( HCO −
3 ) является жизненно важным компонентом pH. буферной системы [3] организма человека (поддержание кислотно-щелочного гомеостаза ). 70–75% CO 2 в организме превращается в угольную кислоту (H 2 CO 3 ), которая является сопряженной кислотой HCO . −
3 и может быстро превратиться в него. [ нужна ссылка ]
Угольная кислота является центральным промежуточным продуктом , а бикарбонат – в сочетании с водой, ионами водорода и диоксидом углерода – образует эту буферную систему, которая поддерживается в летучем равновесии. [3] Требуется обеспечить быструю устойчивость к изменениям pH как в кислом, так и в основном направлении. Это особенно важно для защиты тканей центральной нервной системы , где изменения pH, слишком сильно выходящие за пределы нормального диапазона в любом направлении, могут оказаться катастрофическими (см. ацидоз или алкалоз ). Недавно также было продемонстрировано, что клеточный метаболизм бикарбоната может регулироваться с помощью передачи сигналов mTORC1. [7]
Кроме того, бикарбонат играет ключевую роль в пищеварительной системе. Он повышает внутренний pH желудка после того, как очень кислые пищеварительные соки закончили переваривание пищи. Бикарбонат также регулирует pH в тонком кишечнике. Он высвобождается из поджелудочной железы в ответ на гормон секретин для нейтрализации кислого химуса, поступающего в двенадцатиперстную кишку из желудка. [8]
Бикарбонат в окружающей среде
[ редактировать ]Бикарбонат является доминирующей формой растворенного неорганического углерода в морской воде. [9] и в большинстве пресных вод. По существу, это важный поглотитель в углеродном цикле .
Некоторые растения, такие как Чара, используют карбонат и производят карбонат кальция (CaCO 3 ) в результате биологического метаболизма. [10]
В экологии пресной воды сильная фотосинтетическая активность пресноводных растений при дневном свете выделяет газообразный кислород в воду и в то же время производит ионы бикарбоната. Они повышают pH 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 фотосинтез не происходит, в процессе дыхания выделяется углекислый газ, и новые ионы бикарбоната не образуются, что приводит к быстрому падению pH. [ нужна ссылка ]
Поток ионов бикарбоната из горных пород, выветриваемых углекислотой дождевой воды, является важной частью углеродного цикла .
Другое использование
[ редактировать ]Наиболее распространенной солью бикарбонат-иона является бикарбонат натрия NaHCO 3 , который широко известен как пищевая сода . При нагревании или воздействии кислоты, такой как уксусная кислота ( уксус ), бикарбонат натрия выделяет углекислый газ . Его используют в качестве разрыхлителя при выпечке . [ нужна ссылка ]
Бикарбонат аммония используется при производстве пищеварительного печенья . [ нужна ссылка ]
Диагностика
[ редактировать ]В диагностической медицине содержание бикарбоната в крови является одним из нескольких показателей состояния кислотно-щелочной физиологии организма. Его измеряют вместе с хлоридом , калием и натрием для оценки уровня электролита в панельном тесте электролита (который имеет действующую процедурную терминологию , CPT, код 80051). [ нужна ссылка ]
Параметр стандартной концентрации бикарбоната (SBC e ) представляет собой концентрацию бикарбоната в крови при P a CO 2 40 мм рт. ст. (5,33 кПа), полном насыщении кислородом и 36 °C. [11]
Бикарбонатные соединения
[ редактировать ]- Бикарбонат натрия
- Бикарбонат калия
- Бикарбонат цезия
- Бикарбонат магния
- Бикарбонат кальция
- Бикарбонат аммония
- Угольная кислота
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «гидрокарбонат (CHEBI:17544)» . Химические соединения биологического интереса (ХЭБИ) . Великобритания: Европейский институт биоинформатики. Названия ИЮПАК. Архивировано из оригинала 7 июня 2015 года.
- ^ Номенклатура неорганической химии Рекомендации ИЮПАК 2005 г. (PDF) , ИЮПАК, стр. 137
- ^ Jump up to: а б с «Клинические корреляты уровней pH: бикарбонат как буфер» . Biology.arizona.edu. Октябрь 2006 г. Архивировано из оригинала 31 мая 2015 г.
- ^ Уильям Хайд Волластон (1814) «Синоптическая шкала химических эквивалентов», Philosophical Transactions of the Royal Society , 104 : 1-22. На странице 11 Волластон вводит термин «бикарбонат»: «Следующий вопрос, который возникает, касается состава этого кристаллизованного карбоната поташа, который я вынужден назвать бикарбонатом поташа, чтобы более четко обозначить различие между между этой солью и той, которую обычно называют субкарбонатом, и чтобы сразу указать на содержащуюся в ней двойную дозу угольной кислоты».
- ^ "Пищевая сода" . Ньютон – Спросите учёного . Аргоннская национальная лаборатория . Архивировано из оригинала 26 февраля 2015 года . Проверено 2 мая 2018 г.
- ^ Джордж, Рэймонд Дж.; Коэнен, Манфред; Харрис, Пэт (31 января 2013 г.). Прикладное и клиническое питание для лошадей: здоровье, благополучие и производительность . Elsevier Науки о здоровье. п. 90. ИСБН 978-0-7020-5418-1 .
Наиболее распространенным показателем качества воды является концентрация общего содержания растворенных веществ (TDS).
- ^ Али Э, Липонска А, О'Хара Б, Амичи Д, Торно М, Гао П, Асара Дж, Яп МН Ф, Мендилло М, Бен-Сахра I (июнь 2022 г.). «Ось mTORC1-SLC4A7 стимулирует импорт бикарбоната для усиления синтеза нуклеотидов de novo» . Молекулярная клетка . 82 (1): 3284–3298.e7. doi : 10.1016/j.molcel.2022.06.008 . ПМЦ 9444906 . ПМИД 35772404 .
- ^ Берн и Леви, Принципы физиологии
- ^ «Химия закисления океана: OCB-OA» . www.whoi.edu . Океанографический институт Вудс-Хоул. 24 сентября 2012 года. Архивировано из оригинала 19 мая 2017 года . Проверено 17 мая 2017 г.
- ^ Пелечаты, Мариуш; Пукач, Анджей; Аполинарская Карина; Пелечата, Александра; Сепак, Марцин (июнь 2013 г.). Порта, Джованна Делла (ред.). «Значение чарской растительности в осаждении озерного карбоната кальция» . Седиментология . 60 (4): 1017–1035. Бибкод : 2013Седим..60.1017П . дои : 10.1111/с.12020 . S2CID 128758128 .
- ^ Кислотно-щелочной баланс (стр. 3). Архивировано 13 июня 2002 г. в Wayback Machine.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Бикарбонаты Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)