Hydrogénuhličitan

Hydrogénuhličitan alebo hydrogenuhličitan (staršie hydrouhličitan, v lekárstve občas bikarbonát) je jeden z aniónov kyseliny uhličitej. Tento anorganický anión vzniká deprotonáciou kyseliny uhličitej. Je to polyatómový anión, ktorého vzorec je HCO₃^-. Soli obsahujúce tento anión sa označujú ako hydrogénuhličitany.

Hydrogénuhličitan
Hydrogénuhličitan
Hydrogénuhličitan
Všeobecné vlastnosti
Sumárny vzorec	HCO3-
Fyzikálne vlastnosti
Molárna hmotnosť	61,0168 g/mol
Ďalšie informácie
Číslo CAS	71-52-3
Pokiaľ je to možné a bežné, používame jednotky sústavy SI. Ak nie je hore uvedené inak, údaje sú za normálnych podmienok.
Chemický portál

Hydrogénuhličitan má dôležitú biochemickú úlohu ako fyziologický tlmivý roztok.

Chemické vlastnosti

Hydrogénuhličitanový anión sa skladá z jedného atómu uhlíka, na ktorý sú naviazané tri kyslíkové atómy v trigonálne planárnom usporiadaní. Na jeden z týchto kyslíkov je naviazaný vodíkový atóm. Tento anión je izoelektronický s kyselinou dusičnou, HNO₃. Formálny náboj hydrogénuhličitanového aniónu je mínus jedna a je amfiprotický, takže má kyslé i zásadité vlastnosti. Je to konjugovaná zásada kyseliny uhličitej a zároveň konjugovaná kyselina uhličitanového aniónu, čo vyjadrujú nasledujúce rovnovážne rovnice:^{[chýba zdroj]}

H₂CO₃ + 2 H₂O ↔ HCO₃^- + H₃O⁺ + H₂O ↔ CO₃^2- + 2 H₃O⁺

CO₃^2- + 2 H₂O ↔ HCO₃^- + H₂O + OH⁻ ↔ H₂CO₃ + 2 OH⁻

Soli hydrogénuhličitanu vznikajú spojením kladne nabitého iónu na záporne nabitý kyslíkový atóm tohto iónu, čim vzniká iónová zlúčenina. Mnohé hydrogénuhličitany sú rozpustné vo vode pri štandardnej teplote a tlaku. Hydrogénuhličitan sodný prispieva k množstvu rozpustených minerálov vo vode, čo je bežný parameter pre meranie kvality vody.

Fyziologický význam

Oxid uhličitý (CO₂), ktorý sa tvorí ako odpadný produkt oxidáciou cukrov v mitochondriách, reaguje s vodou v reakcii katalyzovanou karbonickou anhydrázou, čím vzniká kyselina uhličitá (H₂CO₃). Táto kyselina je v rovnováhe s hydrogénuhličitanovým aniónom (HCO₃^-) a vodíkovým katiónom (H⁺). Tie sa potom presúvajú do pľúc, kde prebieha opačná reakcia a vylučuje sa plynný oxid uhličitý. V obličkách (vľavo), bunky (zelená farba) na stene proximálneho tubulu zachytávajú hydrogénuhličitan pomocou toho, že ho presúvajú z glomerulárneho filtrátu v lúmene (žltá farba) nefrónu naspäť do krvi (oranžová). Presná stechiometria procesu v obličkách nie je ukázaná pre zjednodušenie.

Hydrogénuhličitan je dôležitou zložkou tlmivého roztoku ľudského tela, vďaka čomu sa udržiava acidobázická homeostáza (približne konštantné pH). Celkom 70 až 75 % oxidu uhličitého v tele sa premení na kyselinu uhličitú (H₂CO₃), konjugovanú kyselinu HCO₃^-, na ktorý sa môže rýchlo premeniť.

Hydrogénuhličitan, voda, vodíkové ióny a oxid uhličitý tvoria tlmivý roztok, pričom kyselina uhličitá pôsobí ako reakčný intermediát. Tento tlmivý roztok sa udržiava pri nestálej rovnováhe a poskytuje rýchlu odpoveď a obranu na zmenu pH smerom ku kyslému i zásaditému prostrediu. To je veľmi dôležité hlavne pri ochrane tkanív centrálnej nervovej sústavy, kde zmena pH výrazne mimo normálneho rozsahu môže mať katastrofálne následky (pozri acidóza a alkalóza).

Hydrogénuhličitan je naviac dôležitý v tráviacom trakte. Zvyšuje vnútorné pH žalúdka po tom, čo veľmi kyslé žalúdočné šťavy dokončili trávenie potravy. Hydrogénuhličitan takisto reguluje pH v tenkom čreve. Vylučuje sa z pankreasu v reakcii na hormón sekretín a neutralizuje kyslú tráveninu vystupujúcu zo žalúdku do dvanástnika.

Hydrogénuhličitan v prostredí

Hydrogénuhličitan je hlavnou formou rozpusteného anorganického uhlíka v slanej vode a väčšine sladkých vôd. Kvôli tomu je dôležitý v cykle uhlíka.

V sladkovodnej ekológii sa následkom silnej fotosyntetickej aktivity sladkovodných rastlín cez deň vylučuje plynný kyslík do vody a zároveň s tým vznikajú hydrogénuhličitanové anióny. Kvôli tomu dochádza k zvýšeniu pH, až kým sa v konkrétnych prípadoch táto zásaditosť nestane toxickou pre niektoré organizmy alebo sa kvôli tomu nestanú iné látky toxickými, napríklad amoniak. V tme, keď fotosyntéza neprebieha, dochádza k vzniku oxidu uhličitého respiračnými procesmi, takže nevznikajú nové ióny hydrogénuhličitanu a pH rýchlo klesá.^{[chýba zdroj]}

Použitie v potravinárstve

Najbežnejšou soľou s hydrogénuhličitanovým anión je hydrogénuhličitan sodný, NaHCO₃, ktorý je bežné známy ako sóda bikarbóna. Keď sa zahreje alebo vystaví kyseline, napríklad kyseline octovej (ktorá je prítomná v octe), hydrogénuhličitanový anión sa rozkladá a vzniká z neho oxid uhličitý. Preto sa používa ako kypriaca látka do pečenia.

Hydrogénuhličitan amónny sa používa pri výrobe sušienok na trávenie.^{[chýba zdroj]}

Diagnostika

V diagnostickej medicíne je hladina hydrogénuhličitanu v krvi jedným zo sledovaných parametrov, ktoré naznačujú acidobázickú rovnováhu v tele. Meria sa spolu s oxidom uhličitým, chloridmi, draslíkom a sodíkom, čím sa zisťuje hladina elektrolytov v krvi. Nerovnováha môže poukazovať na acidózu alebo alkalózu.

Referenčné hodnoty pre krvné testy, ktoré ukazujú približnú hladinu hydrogénuhličitanu (fialová, spodný riadok druhá sprava, okolo 20 mmol/l) a iných látok.

Zlúčeniny s hydrogénuhličitanovým aniónom

Medzi hydrogénuhličitany patria napríklad:

• Hydrogénuhličitan sodný
• Hydrogénuhličitan draselný
• Hydrogénuhličitan cézny
• Hydrogénuhličitan horečnatý
• Hydrogénuhličitan vápenatý
• Hydrogénuhličitan amónny

Zdroj

Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Bicarbonate na anglickej Wikipédii.