Waterstofcarbonaat

Het (mono)waterstofcarbonaat-ion of (verouderd) bicarbonaat-ion is een anion met als brutoformule HCO₃⁻.

Het ion bestaat uit een sp²-gehybridiseerd centraal koolstofatoom omringd door drie zuurstofatomen in een trigonaal planaire geometrie. Op een der zuurstofatomen is nog een waterstofatoom gebonden.

Het waterstofcarbonaat-ion is de geconjugeerde base (zuurrest) van diwaterstofcarbonaat (koolzuur) en het geconjugeerd zuur van het carbonaat-anion. Derhalve kan het opgevat worden als een amfoteer deeltje:

${\displaystyle {\ce {HCO3- + H+ <=> H2CO3 <=> CO2 + H2O}}}$

${\displaystyle {\ce {HCO3- + OH- <=> CO3^2- + H2O}}}$

Het waterstofcarbonaat-ion gedraagt zich als een amfolyt en heeft een bufferende werking. Het speelt een belangrijke rol bij het afvoeren door het bloed van CO₂ uit het lichaam naar de longen. Hierdoor reguleert het voor een groot deel de pH van het bloed. Ook in de maag en twaalfvingerige darm speelt het een belangrijke pH-regulerende rol.

De belangrijkste buffer in het bloed om de pH binnen nauwe grenzen te houden is het CO₂-waterstofcarbonaat-systeem. Het evenwicht van dit systeem kan als volgt beschreven worden:

${\displaystyle {\ce {CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> H+ + HCO3- <=> 2H+ + CO3^2-}}}$

De pH van het bloed is direct afhankelijk van de verhouding CO₂ en HCO₃⁻ volgens de Henderson-Hasselbalch-vergelijking:

${\displaystyle pH=pK_{a}+\log \left({\frac {[\mathrm {HCO_{3}^{-}} ]}{0{,}03\cdot p[\mathrm {CO_{2}} ]}}\right)}$

Hieruit volgt dat aangezien in de teller HCO₃⁻ is geplaatst stijging van de HCO₃⁻-concentratie leidt tot een stijging van de pH en dat een daling van de HCO₃⁻ concentratie leidt tot een daling van de pH. De pCO₂ staat in de noemer derhalve leidt een stijging van de pCO₂ tot een daling van de pH en een daling van de pCO₂ tot een stijging van de pH. Als de zuurgraad van het bloed stijgt (dalende pH) ontstaat een acidose; als de zuurgraad van het bloed daalt (stijgende pH) ontstaat een alkalose.

Bicarbonaat, letterlijk "twee keer" carbonaat, vindt zijn oorsprong in de eerste analyses van natriumcarbonaat en natriumwaterstofcarbonaat. In onderstaande tabel is een en ander via de molaire massa uitgelegd:

2,65 is ruwweg twee keer zoveel als 1,30: in natriumbicarbonaat was tweemaal zoveel 'carbonaat' aanwezig als in natriumcarbonaat. Naast dat de naam feitelijk onjuist is worden voor getallen alleen nog de Griekse voorvoegsels gebruikt; bi is Latijn, het Griekse equivalent is di (het getal 2). Om de vaak complexe structuur van moleculen te beschrijven hanteert de chemie een uitgebreid systeem van voorvoegsels (= prefixen). De overige exacte wetenschappen hanteren het SI-systeem van prefixen.

• Natriumwaterstofcarbonaat
• Ketelsteen