Kohlensäure , (HzweiWAS3), zu Verbindung der Elemente Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. Es entsteht in geringen Mengen, wenn sein Anhydrid Kohlendioxid (COzwei), löst sich auf in Wasser .
WASzwei+ HzweiO ⇌ HzweiWAS3Die vorherrschenden Arten sind einfach locker hydratisiertes COzweiMoleküle. Kohlensäure kann als diprotische Säure angesehen werden, aus der zwei Reihen von Salzen gebildet werden können – nämlich Hydrogencarbonate, die HCO . enthalten3-, und Carbonate, die CO enthalten32−.HzweiWAS3+ HzweiO ⇌ H3ODER++ HCO3-
HCO3-+ HzweiO ⇌ H3ODER++ CO32−Das Säure-Base-Verhalten von Kohlensäure hängt jedoch von den unterschiedlichen Geschwindigkeiten einiger der beteiligten Reaktionen sowie deren Abhängigkeit vom pH-Wert des Systems ab. Bei einem pH-Wert von weniger als 8 sind die Hauptreaktionen und ihre relative Geschwindigkeit beispielsweise wie folgt:WASzwei+ HzweiO ⇌ HzweiWAS3(schleppend)
HzweiWAS3+ OH-HCO3-+ HzweiO (schnell)Oberhalb von pH 10 sind folgende Reaktionen wichtig:WASzwei+ OH-HCO3-(schleppend)
HCO3-+ OH-CO32−+ HzweiO (schnell)Zwischen pH-Werten von 8 und 10, alle oben genannten Gleichgewicht Reaktionen sind von Bedeutung.
Kohlensäure spielt eine Rolle beim Aufbau von Höhlen und Höhlenformationen wie Stalaktiten und Stalagmiten. Die größten und häufigsten Höhlen sind die, die durch Auflösung von . entstanden sind Kalkstein oder Dolomit durch die Einwirkung von kohlensäurereichem Wasser, das aus den jüngsten Regenfällen stammt. Der Calcit in Stalaktiten und Stalagmiten stammt aus dem darüber liegenden Kalkstein in der Nähe der Grenzfläche Gestein/Boden. Durch den Boden versickerndes Regenwasser nimmt Kohlendioxid aus dem kohlendioxidreichen Boden auf und bildet ein verdünntes Lösung von Kohlensäure. Wenn dieses saure Wasser den Bodengrund erreicht, reagiert es mit dem Calcit im Kalksteingrundgestein und nimmt einen Teil davon in Lösung. Durch enge Fugen und Brüche in der ungesättigten Zone setzt das Wasser ohne weitere chemische Reaktion seinen Abwärtslauf fort. Wenn das Wasser aus dem Höhlendach austritt, geht Kohlendioxid an die Höhlenatmosphäre verloren und ein Teil des Kalziumkarbonats wird ausgefällt. Das infiltrierende Wasser wirkt wie eine Calcitpumpe, die es von der Oberseite des Grundgesteins entfernt und in der darunter liegenden Höhle wieder ablagert.
Wahrscheinlichkeitsverteilung einer Zufallsvariablen
Kohlensäure ist wichtig für den Transport von Kohlendioxid im Blut. Kohlendioxid dringt in das Blut in die Gewebe ein, weil sein lokaler Partialdruck größer ist als sein Partialdruck im durch die Gewebe strömenden Blut. Wenn Kohlendioxid ins Blut gelangt, verbindet es sich mit Wasser zu Kohlensäure, die in Wasserstoffionen (H+) und Bicarbonat-Ionen (HCO3-). Die Blutsäure wird durch die freigesetzten Wasserstoffionen minimal beeinflusst, da Blutproteine, insbesondere Hämoglobin, wirksame Puffermittel sind. (EIN Puffer Lösung widersteht Veränderungen des Säuregehalts, indem sie sich mit hinzugefügten Wasserstoffionen verbindet und diese im Wesentlichen inaktiviert.) Die natürliche Umwandlung von Kohlendioxid in Kohlensäure ist ein relativ langsamer Prozess; jedoch katalysiert Carboanhydrase, ein Proteinenzym, das in den roten Blutkörperchen vorhanden ist, diese Reaktion so schnell, dass sie in nur einem Bruchteil einer Sekunde vollzogen wird. Da das Enzym nur in den roten Blutkörperchen vorhanden ist, reichert sich Bicarbonat in den roten Blutkörperchen viel stärker an als im Plasma. Die Fähigkeit des Blutes, Kohlendioxid als Bicarbonat zu transportieren, ist verbessert durch ein Ionentransportsystem innerhalb der Membran der roten Blutkörperchen, das gleichzeitig ein Bicarbonat-Ion aus der Zelle heraus und in das Plasma im Austausch gegen ein Chlorid-Ion bewegt. Der gleichzeitige Austausch dieser beiden Ionen, die so genannte Chloridverschiebung, ermöglicht die Nutzung des Plasmas als Speicherort für Bikarbonat, ohne die elektrische Ladung entweder des Plasmas oder der roten Blutkörperchen. Nur 26 Prozent des gesamten Kohlendioxidgehalts des Blutes liegen als Bikarbonat in den roten Blutkörperchen vor, während 62 Prozent als Bikarbonat im Plasma vorhanden sind; Der Großteil der Bicarbonat-Ionen wird jedoch zuerst innerhalb der Zelle produziert und dann zum Plasma transportiert. Eine umgekehrte Reaktionsfolge tritt auf, wenn das Blut die Lunge erreicht, wo der Partialdruck von Kohlendioxid niedriger ist als im Blut.
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