بيكربونات

في الكيمياء غير العضوية ، البيكربونات ( بالإنجليزية الأمريكية : /baɪˈkɑːr.bə.neɪt/ )​​​​​​​^ⓘ ؛التسمية الموصى بها من قبل الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية:^{بيكربونات}الهيدروجين[2] ^{هو شكل وسيط} في عمليةنزع البروتونمنحمضالكربونيك. وهوأنيونمتعدد الذرات ذو الصيغة الكيميائيةHCO3-_.

يؤدي البيكربونات دورًا بيوكيميائيًا حاسمًا في نظام تنظيم الرقم الهيدروجيني الفسيولوجي . ^{[ 3 ]}

صاغ مصطلح "البيكربونات" الكيميائي الإنجليزي ويليام هايد ولاستون عام 1814. ^{[ 4 ] [ 5 ]} ولا يزال الاسم مستخدماً كاسم شائع .

أيون البيكربونات (أيون الهيدروجين) هو أنيون صيغته الجزيئية HCO₃⁻ وكتلته الجزيئية 61.01 دالتون ؛ ويتكون من ذرة كربون مركزية محاطة بثلاث ذرات أكسجين في ترتيب مثلث مستوٍ _، مع ذرة هيدروجين مرتبطة بإحدى ذرات الأكسجين. وهو متساوي الإلكترونات مع حمض النيتريك ⁽ HNO₃ ) . يحمل أيون البيكربونات شحنة سالبة واحدة _، وهو نوع كيميائي ذو خواص حمضية وقاعدية. وهو القاعدة المرافقة لحمض الكربونيك ( H₂CO₃ )، والحمض ^{المرافق} لأيون الكربونات _{(CO₃²⁻ )} ، _كما يتضح من تفاعلات التوازن التالية :

CO ₃ ^2– + 2 H ₂ O ⇌ HCO ₃ ^– + H ₂ O + OH ⁻ ⇌ H ₂ CO ₃ + 2 OH ⁻

H ₂ CO ₃ + 2 H ₂ O ⇌ HCO ₃ ^– + H ₃ O ⁺ + H ₂ O ⇌ CO ₃ ^2– + 2 H ₃ O ⁺

يتكون ملح البيكربونات عندما يرتبط أيون موجب الشحنة بذرات الأكسجين سالبة الشحنة في الأيون، مكونًا مركبًا أيونيًا . العديد من البيكربونات قابلة للذوبان في الماء عند درجة الحرارة والضغط القياسيين ؛ وعلى وجه الخصوص، يساهم بيكربونات الصوديوم في إجمالي المواد الصلبة الذائبة ، وهو معيار شائع لتقييم جودة المياه . ^{[ 6 ]}

يُعدّ البيكربونات عنصرًا حيويًا في نظام تنظيم الرقم الهيدروجيني ^{[ 3 ]} في جسم الإنسان (الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي ). يتحول 70% إلى 75% من _ثاني أكسيد الكربون في الجسم إلى حمض الكربونيك ₍ H₂CO₃ ) ، وهو الحمض المرافق لأيون البيكربونات (HCO₃⁻ ₎ ، ^ويمكن _أن يتحول إليه بسرعة. ^{[ 7 ]}

مع وجود حمض الكربونيك كوسيط مركزي ، يشكل البيكربونات - بالاشتراك مع الماء وأيونات الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون - نظامًا منظمًا، يُحافظ عليه عند حالة التوازن المتطاير ^{[ 3 ]} اللازمة لتوفير مقاومة سريعة لتغيرات الرقم الهيدروجيني في الاتجاهين الحمضي والقاعدي . وهذا مهم بشكل خاص لحماية أنسجة الجهاز العصبي المركزي ، حيث يمكن أن تكون تغيرات الرقم الهيدروجيني خارج النطاق الطبيعي بشكل كبير كارثية (انظر الحماض أو القلاء ). وقد ثبت مؤخرًا أيضًا أن استقلاب البيكربونات الخلوي يمكن تنظيمه بواسطة إشارات mTORC1. ^{[ 8 ]}

بالإضافة إلى ذلك، يلعب البيكربونات دورًا رئيسيًا في الجهاز الهضمي. فهو يرفع درجة الحموضة الداخلية للمعدة بعد انتهاء العصارات الهضمية شديدة الحموضة من هضم الطعام. كما يعمل البيكربونات على تنظيم درجة الحموضة في الأمعاء الدقيقة. ويُفرز من البنكرياس استجابةً لهرمون السيكريتين لمعادلة الكيموس الحمضي القادم من المعدة إلى الاثني عشر . ^{[ 9 ]}

يُعد البيكربونات الشكل السائد للكربون غير العضوي المذاب في مياه البحر، ^{[ 10 ]} وفي معظم المياه العذبة. وعلى هذا النحو، فهو يمثل مستودعًا مهمًا في دورة الكربون .

تستخدم بعض النباتات مثل نبات الكارا الكربونات وتنتج كربونات الكالسيوم ( ^CaCO3 ) نتيجة لعمليات الأيض البيولوجية. ^[ ₁₁ ^]

في علم البيئة المائية العذبة، يؤدي النشاط الضوئي القوي للنباتات المائية العذبة في ضوء النهار إلى إطلاق الأكسجين الغازي في الماء، وينتج في الوقت نفسه أيونات البيكربونات. يؤدي ذلك إلى ارتفاع درجة الحموضة (pH) حتى تصبح، في ظروف معينة، درجة القلوية سامة لبعض الكائنات الحية، أو تجعل مكونات كيميائية أخرى، مثل الأمونيا، سامة. في الظلام، عندما لا يحدث التمثيل الضوئي، تُطلق عمليات التنفس ثاني أكسيد الكربون، ولا تُنتج أيونات بيكربونات جديدة، مما يؤدي إلى انخفاض سريع في درجة الحموضة (pH).

يُعد تدفق أيونات البيكربونات من الصخور التي تآكلت بفعل حمض الكربونيك الموجود في مياه الأمطار جزءًا مهمًا من دورة الكربون .

أكثر أملاح أيون البيكربونات شيوعًا هو بيكربونات الصوديوم ( NaHCO₃ ₎ ، والمعروف باسم صودا الخبز . عند تسخينه أو تعريضه لحمض مثل حمض الخليك ( الخل )، يُطلق بيكربونات الصوديوم ثاني أكسيد الكربون . يُستخدم هذا الغاز كعامل تخمير في الخبز . ^{[ 12 ]}

يُستخدم بيكربونات الأمونيوم في صناعة بعض أنواع البسكويت والكعك المقرمش. ^{[ 13 ]}

في الطب التشخيصي ، يُعدّ مستوى البيكربونات في الدم أحد المؤشرات العديدة لحالة التوازن الحمضي القاعدي في الجسم. ويُقاس، إلى جانب الكلوريد والبوتاسيوم والصوديوم ، لتقييم مستويات الكهارل في اختبار لوحة الكهارل (الذي يحمل رمز CPT 80051). ^{[ 14 ]}

تركيز البيكربونات القياسي ( SBC _e ) هو تركيز البيكربونات في الدم عند ضغط _{جزئي لثاني} أكسيد الكربون يبلغ 40 ملم زئبق (5.33 كيلو باسكال) ، وتشبع كامل بالأكسجين، ودرجة حرارة 36 ​​درجة مئوية. ^{[ 15 ]}   

• بيكربونات الصوديوم
• بيكربونات البوتاسيوم
• بيكربونات السيزيوم
• بيكربونات المغنيسيوم
• بيكربونات الكالسيوم
• بيكربونات الأمونيوم
• حمض الكربونيك

• ثاني أكسيد الكربون
• كربونات
• الأنهيدراز الكربوني
• الماء العسر
• اختبار غازات الدم الشرياني
• معادلة هندرسون-هاسلبالش

• البيكربونات في رؤوس الموضوعات الطبية (MeSH) التابعة للمكتبة الوطنية الأمريكية للطب