Bicarbonato

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En química inorgánica, el bicarbonato (nomenclatura recomendada por la IUPAC: carbonato de hidrógeno) es una forma intermedia en la desprotonación del ácido carbónico. Es un anión poliatómico con la fórmula química HCO−
< sub style="font-size:inherit;line-height:inherit;vertical-align:baseline">3.

El bicarbonato cumple una función bioquímica crucial en el sistema de amortiguación del pH fisiológico.

El término "bicarbonato" fue acuñado en 1814 por el químico inglés William Hyde Wollaston. El nombre vive como un nombre trivial.

Propiedades químicas

El ion bicarbonato (ion hidrogenocarbonato) es un anión con la fórmula empírica HCO−< /sup>
3 y una masa molecular de 61,01 daltons; consiste en un átomo de carbono central rodeado por tres átomos de oxígeno en una disposición plana trigonal, con un átomo de hidrógeno unido a uno de los oxígenos. Es isoelectrónico con ácido nítrico HNO
3. El ion bicarbonato lleva una carga formal negativa y es una especie anfiprótica que tiene propiedades tanto ácidas como básicas. Es a la vez la base conjugada del ácido carbónico H
2CO
3; y el ácido conjugado de CO2−
3, el ion carbonato, como se muestra en estas reacciones de equilibrio:

CO2 - 2
3 + 2 H2O ⇌ HCO−
3 + H2O + OH− ⇌ H2CO3 + 2 OH−
H2CO3 + 2 H2O ⇌ HCO−
3 + H3O+ + H2O ⇌ CO2 - 2
3 + 2 H3O+.

Una sal de bicarbonato se forma cuando un ion cargado positivamente se une a los átomos de oxígeno cargados negativamente del ion, formando un compuesto iónico. Muchos bicarbonatos son solubles en agua a temperatura y presión estándar; en particular, el bicarbonato de sodio contribuye al total de sólidos disueltos, un parámetro común para evaluar la calidad del agua.

Función fisiológica

CO2 producido como un desperdicio de la oxidación de azúcares en la mitocondria reacciona con el agua en una reacción catalizada por la anhidrasa carbónica para formar H2CO3, que está en equilibrio con la cation H+ y anión HCO3−. Luego se lleva al pulmón, donde ocurre la reacción inversa y CO2 El gas es liberado. En el riñón (izquierda), las células (verde) que cubren el bicarbonato de conserve tubular proximal transportándolo desde el filtrado glomerular en el lumen (amarillo) del nefrón de regreso a la sangre (rojo). La estoichiometría exacta en el riñón se omite para la sencillez.

Bicarbonato (HCO−
3) es un componente vital del sistema de amortiguación del pH del cuerpo humano (mantiene el ácido– homeostasis básica). Entre el 70 % y el 75 % del CO2 del cuerpo se convierte en ácido carbónico (H2CO3), que es el ácido conjugado de HCO−
3 y puede convertirse rápidamente en él.

Con el ácido carbónico como la especie intermedia central, el bicarbonato, junto con el agua, los iones de hidrógeno y el dióxido de carbono, forma este sistema amortiguador, que se mantiene en el equilibrio volátil necesario para proporcionar una resistencia rápida a los cambios de pH tanto en el ácido y direcciones básicas. Esto es especialmente importante para proteger los tejidos del sistema nervioso central, donde los cambios de pH demasiado fuera del rango normal en cualquier dirección podrían resultar desastrosos (ver acidosis o alcalosis). Recientemente también se ha demostrado que el metabolismo del bicarbonato celular puede ser regulado por la señalización de mTORC1.

Además, el bicarbonato juega un papel clave en el sistema digestivo. Eleva el pH interno del estómago, después de que los jugos digestivos altamente ácidos hayan terminado en su digestión de los alimentos. El bicarbonato también actúa para regular el pH en el intestino delgado. Se libera del páncreas en respuesta a la hormona secretina para neutralizar el quimo ácido que ingresa al duodeno desde el estómago.

Bicarbonato en el medio ambiente

El bicarbonato es la forma dominante de carbono inorgánico disuelto en el agua de mar y en la mayoría de las aguas dulces. Como tal, es un sumidero importante en el ciclo del carbono.

En la ecología de agua dulce, la intensa actividad fotosintética de las plantas de agua dulce a la luz del día libera oxígeno gaseoso en el agua y, al mismo tiempo, produce iones de bicarbonato. Estos aumentan el pH hasta que, en determinadas circunstancias, el grado de alcalinidad puede volverse tóxico para algunos organismos o puede hacer que otros componentes químicos como el amoníaco sean tóxicos. En la oscuridad, cuando no ocurre la fotosíntesis, los procesos de respiración liberan dióxido de carbono y no se producen nuevos iones de bicarbonato, lo que resulta en una rápida caída del pH.

El flujo de iones de bicarbonato de las rocas erosionadas por el ácido carbónico en el agua de lluvia es una parte importante del ciclo del carbono.

Otros usos

La sal más común del ion bicarbonato es el bicarbonato de sodio, NaHCO3, que comúnmente se conoce como bicarbonato de sodio. Cuando se calienta o se expone a un ácido como el ácido acético (vinagre), el bicarbonato de sodio libera dióxido de carbono. Esto se utiliza como agente de levadura en la cocción.

El bicarbonato de amonio se utiliza en la fabricación de galletas digestivas.

Diagnóstico

En la medicina de diagnóstico, el valor de bicarbonato en sangre es uno de varios indicadores del estado de la fisiología ácido-base del cuerpo. Se mide, junto con el dióxido de carbono, el cloruro, el potasio y el sodio, para evaluar los niveles de electrolitos en una prueba de panel de electrolitos (que tiene Terminología de procedimiento actual, CPT, código 80051).

El parámetro concentración estándar de bicarbonato (SBCe) es la concentración de bicarbonato en sangre a una PaCO2 de 40 mmHg (5,33 kPa), saturación de oxígeno total y 36 ° C.

Gamas de referencia para análisis de sangre, comparando el contenido de sangre del bicarbonato (de color azul a la derecha) con otros componentes.

Compuestos de bicarbonato