Acido carbonico , (HDueCHE COSA3), per composto degli elementi idrogeno, carbonio e ossigeno. Si forma in piccole quantità quando la sua anidride, anidride carbonica (CODue), si dissolve in acqua .
CHE COSADue+ HDueO ⇌ HDueCHE COSA3Le specie predominanti sono semplicemente CO . debolmente idratataDuemolecole. L'acido carbonico può essere considerato un acido diprotico da cui si possono formare due serie di sali, vale a dire carbonati di idrogeno, contenenti HCO3-, e carbonati, contenenti CO32−.HDueCHE COSA3+ HDueO ⇌ H3O++ HCO3-
HCO3-+ HDueO ⇌ H3O++ CO32−Tuttavia, il comportamento acido-base dell'acido carbonico dipende dalle diverse velocità di alcune delle reazioni coinvolte, nonché dalla loro dipendenza dal pH del sistema. Ad esempio, ad un pH inferiore a 8, le principali reazioni e la loro velocità relativa sono le seguenti:CHE COSADue+ HDueO ⇌ HDueCHE COSA3(lento)
HDueCHE COSA3+ OH-HCO3-+ HDueO (veloce)Sopra pH 10 sono importanti le seguenti reazioni:CHE COSADue+ OH-HCO3-(lento)
HCO3-+ OH-CO32−+ HDueO (veloce)Tra valori di pH di 8 e 10, tutto quanto sopra equilibrio le reazioni sono significative.
L'acido carbonico svolge un ruolo nell'assemblaggio di grotte e formazioni di grotte come stalattiti e stalagmiti. Le grotte più grandi e comuni sono quelle formate dalla dissoluzione di calcare o dolomite per l'azione dell'acqua ricca di acido carbonico derivato da piogge recenti. La calcite nelle stalattiti e nelle stalagmiti deriva dal calcare sovrastante vicino all'interfaccia roccia/suolo. L'acqua piovana che si infiltra nel terreno assorbe l'anidride carbonica dal terreno ricco di anidride carbonica e forma un diluito soluzione di acido carbonico. Quando quest'acqua acida raggiunge la base del suolo, reagisce con la calcite nel substrato roccioso calcareo e ne porta una parte in soluzione. L'acqua continua il suo corso verso il basso attraverso giunti stretti e fratture nella zona insatura con poche ulteriori reazioni chimiche. Quando l'acqua emerge dal tetto della grotta, l'anidride carbonica si perde nell'atmosfera della grotta e parte del carbonato di calcio precipita. L'acqua di infiltrazione funge da pompa di calcite, rimuovendola dalla sommità del substrato roccioso e ridepositandola nella grotta sottostante.
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L'acido carbonico è importante nel trasporto dell'anidride carbonica nel sangue. L'anidride carbonica entra nel sangue nei tessuti perché la sua pressione parziale locale è maggiore della sua pressione parziale nel sangue che scorre attraverso i tessuti. Quando l'anidride carbonica entra nel sangue, si combina con l'acqua per formare acido carbonico, che si dissocia in ioni idrogeno (H+) e ioni bicarbonato (HCO3-). L'acidità del sangue è minimamente influenzata dagli ioni idrogeno rilasciati perché le proteine del sangue, in particolare l'emoglobina, sono agenti tampone efficaci. (UN buffer la soluzione resiste al cambiamento di acidità combinandosi con ioni idrogeno aggiunti e, essenzialmente, inattivandoli.) La conversione naturale dell'anidride carbonica in acido carbonico è un processo relativamente lento; tuttavia, l'anidrasi carbonica, un enzima proteico presente all'interno dei globuli rossi, catalizza questa reazione con una rapidità sufficiente da realizzarsi in una frazione di secondo. Poiché l'enzima è presente solo all'interno dei globuli rossi, il bicarbonato si accumula in misura molto maggiore all'interno dei globuli rossi che nel plasma. La capacità del sangue di trasportare anidride carbonica sotto forma di bicarbonato è migliorata da un sistema di trasporto ionico all'interno della membrana dei globuli rossi che sposta simultaneamente uno ione bicarbonato fuori dalla cellula e nel plasma in cambio di uno ione cloruro. Lo scambio simultaneo di questi due ioni, noto come cloruro shift, consente di utilizzare il plasma come sito di stoccaggio del bicarbonato senza modificare la carica elettrica del plasma o dei globuli rossi. Solo il 26% del contenuto totale di anidride carbonica nel sangue esiste come bicarbonato all'interno dei globuli rossi, mentre il 62% esiste come bicarbonato nel plasma; tuttavia, la maggior parte degli ioni bicarbonato viene prima prodotta all'interno della cellula, quindi trasportata al plasma. Una sequenza inversa di reazioni si verifica quando il sangue raggiunge il polmone, dove la pressione parziale dell'anidride carbonica è inferiore a quella del sangue.
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