Hydrogenuhličitan

Hydrogenuhličitan^[1][2] alebo hydrogénuhličitan^[3] (staršie hydrouhličitan^[2], 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 hydrogenuhličitany.

Hydrogenuhličitan
Hydrogenuhličitan
Hydrogenuhličitan
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

Hydrogenuhličitanový anión má dôležitú biochemickú úlohu ako fyziologický tlmivý roztok.^[4]

Chemické vlastnosti

Hydrogenuhličitanový 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 hydrogenuhličitanového 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 hydrogenuhličitanu vznikajú spojením kladne nabitého iónu na záporne nabitý kyslíkový atóm tohto iónu, čim vzniká iónová zlúčenina. Mnohé hydrogenuhličitany sú rozpustné vo vode pri štandardnej teplote a tlaku. Hydrogenuhličitan sodný prispieva k množstvu rozpustených minerálov vo vode, čo je bežný parameter pre meranie kvality vody.^[5]

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 hydrogenuhličitanovým 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 hydrogenuhličitan 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.

Hydrogenuhličitan je dôležitou zložkou tlmivého roztoku ľudského tela,^[4] 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.

Hydrogenuhličitan, voda, vodíkové ióny a oxid uhličitý tvoria tlmivý roztok, pričom kyselina uhličitá pôsobí ako reakčný intermediát. Tento tlmivý roztok sa udržiava pri nestálej rovnováhe^[4] 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).

Hydrogenuhličitan je naviac dôležitý v tráviacom trakte. Zvyšuje vnútorné pH žalúdka po tom, čo veľmi kyslé žalúdočné šťavy dokončili trávenie potravy. Hydrogenuhličitan takisto reguluje pH v tenkom čreve. Vylučuje sa z pankreasu v reakcii na hormón sekretín a neutralizuje kyslú tráveninu vystupujúcu zo žalúdku do dvanástnika.^[6]

Hydrogenuhličitan v prostredí

Hydrogenuhličitan je hlavnou formou rozpusteného anorganického uhlíka v slanej vode^[7] 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 hydrogenuhličitanové 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 hydrogenuhličitanu a pH rýchlo klesá.^{[chýba zdroj]}

Použitie v potravinárstve

Najbežnejšou soľou s hydrogenuhličitanovým aniónom je hydrogenuhličitan sodný, NaHCO₃, ktorý je bežné známy ako sóda bikarbóna. Keď sa zahreje alebo vystaví kyseline, napríklad kyseline octovej (ktorá je prítomná v octe), hydrogenuhličitanový anión sa rozkladá a vzniká z neho oxid uhličitý. Preto sa používa ako kypriaca látka do pečenia.^[8]

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

Diagnostika

V diagnostickej medicíne je hladina hydrogenuhličitanov 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.^[9] Nerovnováha môže poukazovať na acidózu alebo alkalózu.

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

Zlúčeniny s hydrogenuhličitanovým aniónom

Medzi hydrogenuhličitany patria napríklad:

• Hydrogenuhličitan sodný
• Hydrogenuhličitan draselný
• Hydrogenuhličitan cézny
• Hydrogenuhličitan horečnatý
• Hydrogenuhličitan vápenatý
• Hydrogenuhličitan amónny