Bicarbonatjoner

Bicarbonatjoner, eller HCO3−, är en negativt laddad polyatomisk jon som består av en kolatom bunden till tre syreatomer och ett väte i en struktur som ingår i bikarbonat-/kolsyresystemet i vattenlösningar. De är en av de viktigaste biologiska och geologiska jonerna i kroppsvätskor och naturliga lösningar.

Kemiska egenskaper och roll i pH-balans

Bicarbonatjoner är amfotra, vilket innebär att de kan fungera både som syra och som bas och avger eller tar upp protoner vid behov. Det finns två dissociationsreaktioner som beskriver kopplingen mellan koldioxid, kolsyra och bikarbonat: H2CO3 ⇌ HCO3− + H+ och HCO3− ⇌ CO3^2− + H+. I fysiologiska lösningar dominerar första paret, med ett pKa runt 6,3, medan det andra är runt 10,3. I kroppen spelar bikarbonat en central roll i syrabasbufferten och hjälper till att hålla kroppsvätskorna nära normala pH-värden.

Fysiologisk betydelse och transport

I blodet fungerar bikarbonatsystemet tillsammans med koldioxid och kolsyra som den viktigaste bufferten. Närhet mellan respiration och njurar möjliggör snabb anpassning till pH-förändringar. Henderson-Hasselbalch-förhållandet för blodet uttrycks ofta som pH = pKa + log([HCO3−]/(0,03 × pCO2)), vilket kopplar pH till bikarbonatkoncentration och lungornas CO2-utbytet.

Bildning och reglering

Bikarbonat bildas i kroppen när CO2 från vävnaderna omvandlas till HCO3− i röda blodkroppar med hjälp av carbonic anhydrase. Bikarbonat transporteras i plasma, och i syfte att upprätthålla elektrolytbalans deltar kloridtransport (kloridutbyte) mellan celler och plasma. Njurar reglerar HCO3− genom reabsorption och nyproduktion vid behov.

Användning och förekomst

Natriumbikarbonat (NaHCO3) och kaliumbikarbonat (KHCO3) används medicinskt som buffert eller behandling vid vissa syra-basrubbningar. Mikroskopiskt förekommer bikarbonat i naturliga vattenlösningar och i mineraler som bildas i jord- och geokemiska system.