Vážený Olege Mosine! Četl jsem váš článek „Voda bez vzduchu (plyny)“ na www.o8ode.ru/article/answer/voda_bez_vozduha_gazov.htm. Dovolte mi, abych vám položil otázku osobně. Jsem biolog se základními znalostmi chemie. Otázka se týká rozpustnosti oxidu uhličitého ve vodě. Podstata tohoto procesu. Část rozpuštěného plynu reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité, která se disociuje na hydrogenuhličitanové a vodíkové ionty. Při znalosti disociační konstanty a obsahu rozpuštěného oxidu uhličitého můžeme vypočítat index kyselosti a obsah samotné kyseliny uhličité – je zanedbatelný.
Otázka: co zadržuje zbytek oxidu uhličitého ve vodě, protože není v plynné fázi, jinak by se okamžitě odpařil? Nikde nemohu najít odpověď na tuto otázku: co vlastně zadržuje oxid ve vodě? Možná tvoří vodíkové vazby s molekulami vody? Protože vodíkové vazby mohou vznikat mezi atomem vodíku vázaným na atom elektronegativního prvku a elektronegativním prvkem s volným párem elektronů (O,F,N)?
A ještě jedna otázka. Při pH=3 se disociační reakce posouvá doleva, kyselina uhličitá se rozkládá na oxid uhličitý a vodu. A co rozpuštěný oxid? Všechny tyto otázky souvisejí s procesem dýchání u hmyzu a explozivním uvolňováním oxidu uhličitého z tekutiny průdušnice. Tyto problémy přímo souvisí s působením karboanhydrázy, která katalyzuje proces vazby oxidu s vodou a tvorby hydrogenuhličitanu. Ale nejsem si vědom, že by jedna z mnoha izoforem karboanhydrázy katalyzuje opačný proces. V případě karbohemoglobinu je vše jasné – Bohrův efekt. Ale hydrogenuhličitan vstupující do alveol z krevní plazmy, který vyvolává proces vazby s protonem? Jaká je kinetika tohoto procesu?
Byl bych velmi vděčný, kdybyste tyto otázky objasnil nebo ujasnil směr, kterým hledat odpovědi.
S pozdravem Vladimír.
_________________
Obecně, pokud vím, je rozpustnost oxidu uhličitého ve vodě vyšší pro všechny plyny, je přibližně 70x vyšší než rozpustnost kyslíku a 150x vyšší než rozpustnost dusíku s adsorpčním koeficientem oxidu uhličitého o voda 12.8, což odpovídá rozpustnosti 87 ml plynu ve 100 mg vody. Samozřejmě by se dalo předpokládat, že například CO2 je nějakým způsobem zasazena do uzavřených shluků vody a zadržována v nich, jak je tomu v případě . Ale je nepravděpodobné, že by k takovému procesu mohlo dojít. Rozpustnost plynů ve vodě je různá a závisí jak na vnějších faktorech – teplotě a tlaku, tak na povaze samotného plynu a jeho schopnosti vstupovat do chemické reakce s vodou (jako je tomu u oxidu uhličitého, který se rozpouští v voda v důsledku chemické reakce s tvorbou kyseliny uhličité, která se zase disociuje na ionty H + a HCO – 3). Ale na druhou stranu jen 1 % CO2, nacházející se ve vodném roztoku, je v něm přítomen ve formě H2S3. Mnoho výzkumníků si všimlo tohoto rozporu. Proto, pro usnadnění výpočtu chemických rovnic, pKа a pH, je obecně přijímáno, že všechny CO2 reaguje s vodou.
Z hlediska chemické kinetiky je proces rozpouštění oxidu uhličitého ve vodě poměrně složitý. Když CO2 se rozpustí ve vodě, pak se ustaví rovnováha mezi kyselinou uhličitou H2S3hydrogenuhličitan HCO3 – a uhličitan CO3 -.
Výpočet ionizační konstanty se v tomto případě provádí podle následujícího schématu:
Konstanta prvního stupně ionizace je pKa1 = 4,4 x 10-7,
Konstanta druhého stupně ionizace je pKa2= 5,6 x 10-11,
Protože oba stupně ionizace jsou v roztoku kyseliny uhličité v rovnováze, je možné kombinovat první a druhou ionizační konstantu pKA1 a pKA2, jejich vynásobením:
rKA1 x pKA2 = 4,4 x 10-7 x 5,6 x 10-11 = 2,46 x 10-17
Rovnováha mezi oxidem uhličitým, hydrogenuhličitanem a uhličitanem závisí na pH: platí zde Le Chatelierův princip – přítomnost vodíkových iontů v roztoku posouvá alkalickou reakci média a kyselou stranu (pH na 5,5). Naopak odstranění protonů ze systému posouvá reakční rovnováhu doleva, protože oxid uhličitý je doplňován z uhličitanu a hydrogenuhličitanu. Při nízkém pH tedy v systému převládá oxid uhličitý a prakticky se netvoří žádný hydrogenuhličitan nebo uhličitan, zatímco při neutrálním pH dominuje hydrogenuhličitan nad CO2 a H2CO3. A pouze při vysokém pH převládá uhličitan.
Karboanhydráza katalyzuje proces hydratace CO2 a dehydratace CO2 (asi 100krát).
Co se týká Bohrova efektu, pokud se nepletu, je tam jiný mechanismus – snížení hodnoty pH způsobí snížení vazby kyslíku na hemoglobin, v důsledku čehož se kyslík uvolní. Pokud si pamatuji z kurzu biochemie ústavu, Bohrův efekt je vysvětlován tím, že molekula hemoglobinu obsahuje protonová vazebná místa ve formě zbytků histidinu a kyseliny asparagové. Nemohu přesně říci, jak se tam všechno děje, ale hlavním bodem je schopnost těchto aminokyselinových zbytků vzájemně interagovat ve formě oxy-deoxy formy. Ve své deoxy formě je zbytek kyseliny asparagové schopen tvořit vazbu mezi protonovaným histidinovým zbytkem. Tento histidinový zbytek má vysokou hodnotu pKa, protože vazba histidinu na zbytek kyseliny asparagové brání protonu v disociaci. Ale v oxy formě je vytvoření takové vazby nemožné, a proto je hodnota pKa protože oxy forma histidinu se vrací k normální hodnotě pKa. Proto při pH krve 7,4 existuje histidin v oxyhemoglobinu v neprotonované formě. Vysoké koncentrace protonů podporují tvorbu deoxy formy histidinu a v důsledku toho uvolňování kyslíku. uvolnění CO2 na druhé straně snižuje afinitu hemoglobinu ke kyslíku dvěma způsoby. Za prvé, určité množství CO2 se mění na hydrogenuhličitan a uvolňuje protony odpovědné za Bohrův efekt. Druhá část tohoto bikarbonátu je uvolňována červenými krvinkami, zbývající část bikarbonátu interaguje přímo s hemoglobinem, váže se na N-skupinu aminokyselinového zbytku a tvoří nestabilní ester karbamové kyseliny uretan. V tomto procesu se protony opět uvolňují, což zase vede k uvolnění O2 a vazba CO2. Tak dochází k dechovému cyklu.
- Snížení množství minerálních látek ve vodě zmrazením
- Matematický model vody
- Metody záznamu hydrátů vzácných plynů
- Technologie výroby hydratovaných fullerenů
- Škodlivost demineralizované vody
- Sublimace a desublimace
- Voda bez vzduchu (plyny)
Ano, je to složitý proces. Myslel jsem, že při rozpouštění vzniká určitá koncentrace kyseliny uhličité. A přidáním sody můžete rostliny přihnojit CO2. Děkuji za podrobný kurz biochemie!
24.12.2014 Host Serg
Ahoj. Pokud tomu rozumím, pokud je voda tvrdá, tak se v ní rozpustí méně plynu? A pokud to není těžké, vysvětlete prosím, proč jedno pivo vyteče rychle a jiné za stejných podmínek, tlaku, teploty zadržuje plyn po dlouhou dobu?
