탄산수소염

3. 생리적 역할

탄산수소 이온( )은 인체의 pH 완충 용액^[3] 시스템의 중요한 구성 요소로, 산-염기 항상성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 체내 이산화탄소(CO₂)의 70%~75%는 탄산수소 이온 형태로 운반되며, 탄산(H₂CO₃)으로 빠르게 전환될 수 있다.

탄산은 반응 중간체 화학 종으로, 탄산수소 이온은 물, 하이드로늄 이온, 이산화 탄소와 함께 완충 시스템을 형성한다. 이 시스템은 산성 및 염기성 양쪽 방향에서 pH 변화에 빠르게 저항할 수 있는 휘발성 평형^[3]을 유지한다. 이는 pH 변화가 정상 범위를 벗어나면 치명적일 수 있는 중추 신경계 조직을 보호하는 데 특히 중요하다(산증 또는 알칼리증 참조). 최근에는 세포 내 탄산수소 이온 대사가 mTORC1 신호 전달에 의해 조절될 수 있다는 것이 밝혀졌다.^[7]

또한 탄산수소 이온은 소화 시스템에서도 중요한 역할을 한다. 소화액이 음식 소화를 마친 후 위의 pH를 높인다. 또한 췌장에서 호르몬 세크레틴에 반응하여 분비되어, 위에서 십이지장으로 들어오는 산성 키메를 중화하여 소장의 pH를 조절한다.^[8]

4. 환경에서의 역할

탄산수소염은 총 무기 탄소의 지배적인 형태이며, 바닷물^[9]과 대부분의 담수에서 용존되어 있다. 이 때문에 탄소 순환에서 중요한 싱크로 작용한다.

차라와 같은 일부 식물은 탄산염을 활용하고 생물학적 대사 과정의 결과로 탄산 칼슘(CaCO₃)을 생성한다.^[10]

담수 생태계에서 낮 동안 담수 식물의 강한 광합성 활동은 기체 산소를 물 속으로 방출하고 동시에 탄산수소 이온을 생성한다. 이는 pH를 상승시켜 특정 상황에서는 알칼리도 정도가 일부 생물에게 독성이 되거나 암모니아와 같은 다른 화학적 구성 성분을 독성으로 만들 수 있다. 어둠 속에서는 광합성이 일어나지 않아 호흡 과정에서 이산화 탄소가 방출되고 새로운 탄산수소 이온이 생성되지 않아 pH가 급격히 떨어진다.

빗물 속 탄산에 의해 풍화된 암석으로부터 탄산수소 이온이 흘러나오는 것은 탄소 순환의 중요한 부분이다.

5. 산업적 응용 및 기타 용도

탄산수소 나트륨(NaHCO₃)은 베이킹 소다로도 불리며, 베이킹에서 팽창제로 사용된다.^[11] 가열하거나 식초와 같은 산에 노출되면 이산화 탄소를 방출한다. 탄산수소암모늄은 일부 쿠키, 크래커 및 비스킷 제조에 사용된다.^[12]

진단 의학에서 탄산수소염의 혈액 수치는 신체의 산-염기 생리 상태를 나타내는 여러 지표 중 하나이다. 이 수치는 전해질 패널 검사(CPT 코드 80051)에서 염소, 칼륨, 나트륨과 함께 측정되어 전해질 수치를 평가한다.

6. 주요 탄산수소염 화합물

다음은 주요 탄산수소염 화합물이다.

• 탄산수소 나트륨(NaHCO₃): 중조, 중탄산 소다라고도 불린다. 입욕제, 식품 첨가물(발포제), 세제, 연마제 등 가까운 곳에서 사용된다.
• 탄산수소 칼륨(KHCO₃): 중탄산 칼륨이라고도 불린다.
• 탄산수소 칼슘(Ca(HCO₃)₂): 경수 중에 존재한다.
• 탄산수소 암모늄(NH₄HCO₃)

참조

_[1] 웹사이트 hydrogencarbonate (CHEBI:17544) https://www.ebi.ac.u[...] European Institute of Bioinformatics
_[2] 간행물 Nomenclature of Inorganic Chemistry IUPAC Recommendations 2005 https://iupac.org/wp[...] IUPAC
_[3] 웹사이트 Clinical correlates of pH levels: bicarbonate as a buffer http://www.biology.a[...] Biology.arizona.edu 2006-10
_[4] 문서 William Hyde Wollaston (1814) "A synoptic scale of chemical equivalents", Philosophical Transactions of the Royal Society, 104: 1-22. https://books.google[...]
_[5] 웹사이트 Baking Soda http://www.newton.de[...] Argonne National Laboratory 2018-05-02
_[6] 서적 Equine Applied and Clinical Nutrition: Health, Welfare and Performance Elsevier Health Sciences 2013-01-31
_[7] 논문 The mTORC1-SLC4A7 axis stimulates bicarbonate import to enhance de novo nucleotide synthesis 2022-06
_[8] 문서 Berne & Levy, Principles of Physiology
_[9] 웹사이트 The chemistry of ocean acidification : OCB-OA http://www.whoi.edu/[...] Woods Hole Oceanographic Institution 2017-05-17
_[10] 논문 The significance of Chara vegetation in the precipitation of lacustrine calcium carbonate https://onlinelibrar[...] 2013-06
_[11] 웹사이트 How Baking Soda Works https://www.seriouse[...] 2024-11-23
_[12] 웹사이트 Ammonium Bicarbonate – Bicarbonate Applications https://www.ahperfor[...] 2024-11-23
_[13] 웹사이트 Acid Base Balance (page 3) http://www.nda.ox.ac[...]
_[14] 웹사이트 hydrogencarbonate (CHEBI:17544) https://www.ebi.ac.u[...] European Institute of Bioinformatics 2014-09-07
_[15] 웹인용 hydrogencarbonate (CHEBI:17544) https://www.ebi.ac.u[...] European Institute of Bioinformatics
_[16] 웹사이트 Clinical correlates of pH levels: bicarbonate as a buffer. http://www.biology.a[...] Biology.arizona.edu 2006-10