Cos’è l’idrogenocarbonato o bicarbonato: struttura molecolare e proprietà
L’idrogenocarbonato, noto anche come bicarbonato o carbonato acido, è un anione poliatomico con la formula HCO3–. In base alla teoria V.S.E.P.R., si presenta con una disposizione trigonale planare, essendo costituito da un atomo di carbonio centrale circondato da tre atomi di ossigeno.
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Il carbonio, ibridato sp2, è legato a un gruppo -OH, a un ossigeno tramite un legame doppio e a un ossigeno con carica negativa, conferendo allo ione bicarbonato una stabilità per risonanza.
Proprietà acido-base dell’idrogenocarbonato
In soluzione, il bicarbonato può agire sia da acido che da base di Brønsted-Lowry. Può liberare un protone per formare ione carbonato e protoni, oppure acquistare un protone per formare acido carbonico. La costante di equilibrio per queste reazioni è di circa 1.16 ∙ 10-4.
Una soluzione contenente un sale con ioni come Na+ o K+ da basi forti avrà un pH superiore a 7 a causa della presenza di idrogenocarbonato.
Tampone acido carbonico/idrogenocarbonato
Un importante tampone biologico è costituito dall’acido carbonico e dall’idrogenocarbonato, in cui l’acido funge da donatore di ioni H+ e il bicarbonato da accettore.
Nel plasma sanguigno, la concentrazione di bicarbonato è significativamente maggiore rispetto all’acido carbonico, mantenendo un pH di 7.40. Pertanto, l’alterazione di questo equilibrio può portare ad acidosi o alcalosi.
Controllo fisiologico e importanza clinica
Il sistema respiratorio regola la concentrazione di acido carbonico attraverso la conversione in diossido di carbonio e acqua, con l’aiuto dell’enzima carbonato deidrasi.
L’equilibrio tra acido carbonico e bicarbonato nel sangue è essenziale per mantenere l’omeostasi e la corretta funzione fisiologica. Disfunzioni in questo sistema possono provocare gravi conseguenze per la salute.La trasformazione dell’acido carbonico in biossido di carbonio avviene naturalmente nel corpo umano. Nei polmoni, l’eccesso di CO2 liquido viene esalato sotto forma di CO2 gassoso (CO2(g)) attraverso il processo di equilibrio CO2(l) ⇌ CO2(g).
Controllo della concentrazione di HCO3
Il livello di HCO3- nel sangue è regolato dai reni, che eliminano l’eccesso di idrogeno carbonato attraverso l’urina. Grazie alla maggiore presenza di idrogeno carbonato rispetto all’acido carbonico nel plasma sanguigno, il sistema di tampone sanguigno può rispondere in modo efficiente alla presenza di sostanze acide, come gli acidi carbossilici, generati durante il metabolismo. Questi acidi reagiscono con l’idrogeno carbonato per formare acido carbonico, che viene poi convertito in CO2(gas) grazie all’azione della carbonato deidrasi.
Regolazione della respirazione
Un aumento della concentrazione di CO2(aq) nel sangue stimola un aumento del tasso respiratorio, favorendo il rilascio dell’eccesso di biossido di carbonio attraverso i polmoni.
Il bicarbonato come indicatore fisiologico
Il valore ematico del bicarbonato è uno dei parametri utilizzati in ambito medico per valutare lo stato dell’equilibrio acido-base nel corpo umano.
Composti derivati dall’ione bicarbonato
L’ione bicarbonato dà origine a diversi sali, tra cui il bicarbonato di sodio (NaHCO3), utilizzato come agente lievitante, antiacido e detergente. Il bicarbonato di potassio (KHCO3) è impiegato in agricoltura come fungicida e per neutralizzare terreni acidi. Il bicarbonato di ammonio (NH4HCO3) trova impiego nell’industria alimentare come agente lievitante, nella produzione di materiali plastici e gomma, nella lavorazione della ceramica e nella sintesi di catalizzatori.
