Muitas das partes mais reconhecíveis da natureza funcionam mantendo algum tipo de equilíbrio. O sistema de buffering de carbonato é um dos sistemas de buffering mais importantes da natureza, o que ajuda a manter esse equilíbrio.

TL; DR (muito longo; não lidos)

Como qualquer sistema de buffer, um tampão de bicarbonato resiste a mudanças no pH, por isso ajuda a estabilizar o pH de soluções como sangue e água do mar. A acidificação oceânica e os efeitos do exercício sobre o corpo são exemplos de como o tamponamento de bicarbonato funciona na prática.

Ácido carbônico

Quando o gás carbônico (CO _{2) se dissolve na água, pode reagir com essa água para formar ácido carbônico. O ácido carbônico pode então dar um íon de hidrogênio para se tornar bicarbonato, o que pode dar outro íon de hidrogênio para se tornar carbonato. Todas essas reações são reversíveis. Isso significa que eles trabalham para frente e para trás. O carbonato, por exemplo, pode pegar um íon de hidrogênio para se tornar bicarbonato.}

Equilíbrio de carbonato

A série de reações que leva do dióxido de carbono dissolvido ao carbonato atinge rapidamente um equilíbrio dinâmico, um estado em quais os processos direto e reverso dessa reação ocorrem em taxas iguais. A adição de ácido aumentará a taxa da reação reversa e da formação de dióxido de carbono, fazendo com que mais dióxido de carbono seja difundido para fora da solução. A adição de base, por outro lado, aumentará a taxa da reação direta, fazendo com que mais bicarbonato e carbonato se formem. Qualquer pressão neste sistema causa uma mudança de compensação em uma direção que restaura o equilíbrio. O sistema tamponante continua a funcionar desde que sua concentração seja grande em comparação com a quantidade de ácido ou base adicionada à solução.

Humanos e tampão de carbonato

Em humanos e outros animais, o O sistema de carbonato tamponado ajuda a manter um pH constante na corrente sanguínea. O pH do sangue depende da proporção de dióxido de carbono para bicarbonato. As concentrações de ambos os componentes são muito grandes comparadas às concentrações de ácido adicionadas ao sangue durante atividades normais ou exercício moderado. Durante exercícios extenuantes, por exemplo, a respiração rápida ajuda a compensar o aumento do dióxido de carbono no sangue. Outros mecanismos que auxiliam nessa função incluem a molécula de hemoglobina em seus glóbulos vermelhos, o que também ajuda a tamponar o pH do sangue.

Buffer de Carbonato no Oceano

No oceano, o dióxido de carbono dissolvido de a atmosfera está em equilíbrio com as concentrações de água do mar de ácido carbônico e bicarbonato. No entanto, o aumento das emissões de dióxido de carbono da atividade humana elevou os níveis de dióxido de carbono na atmosfera, causando um aumento no dióxido de carbono dissolvido. À medida que a concentração de dióxido de carbono dissolvido aumenta, a taxa da reação direta do sistema de buffer aumenta até que o sistema atinja um novo equilíbrio. Isso significa que um aumento no dióxido de carbono dissolvido causa uma ligeira diminuição no pH. A capacidade tampão do oceano - sua capacidade de absorver ácido ou base - é muito grande, mas mudanças graduais desse tipo podem ter sérias ramificações para muitos tipos de vida no oceano. Animais que fazem suas conchas a partir de carbonato de cálcio, por exemplo, podem achar que suas capacidades de fabricação de conchas são reduzidas por mudanças significativas no equilíbrio ácido-base da água oceânica.