탄산수소

탄산수소 (Bicarbonate, Hydrogen carbonate)는 탄산(H₂CO₃)의 음이온으로, 화학식은 HCO₃⁻이다. 일반적으로 탄산수소 이온은 금속 양이온과 결합하여 탄산수소염을 형성하며, 자연계에 널리 분포한다.

특성

탄산수소 이온은 약한 산성 용액에서 존재하며, pH가 높아질수록 탄산 이온(CO₃²⁻)으로 변환된다. 이러한 산-염기 평형은 혈액의 pH를 조절하는 중요한 완충 작용의 일부를 담당한다.

• 산-염기 평형: 탄산수소 이온은 탄산과 함께 완충 시스템을 형성하여 용액의 pH 변화를 억제한다. 다음은 탄산, 탄산수소 이온, 탄산 이온 간의 평형 반응식이다.

  H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ + H⁺ ⇌ CO₃²⁻ + 2H⁺

• 용해도: 탄산수소염은 일반적으로 물에 잘 녹는다. 그러나 금속 이온의 종류에 따라 용해도는 달라질 수 있다.

생체 내 역할

탄산수소 이온은 생체 내에서 다양한 중요한 역할을 수행한다.

• 혈액 pH 조절: 탄산수소 이온은 혈액의 pH를 일정하게 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 폐를 통한 이산화탄소 배출과 신장을 통한 탄산수소 이온의 재흡수를 통해 혈액의 산-염기 균형을 맞춘다.
• 소화 작용: 췌장에서 분비되는 탄산수소 이온은 위에서 넘어온 산성 음식물을 중화시켜 소화 효소가 최적의 조건에서 작용할 수 있도록 돕는다.
• 이산화탄소 운반: 혈액 내에서 이산화탄소를 운반하는 데 기여한다. 이산화탄소는 적혈구 내에서 탄산무수화효소에 의해 탄산으로 전환된 후, 탄산수소 이온 형태로 혈액을 통해 폐로 운반되어 배출된다.

산업적 이용

탄산수소염은 다양한 산업 분야에서 활용된다.

• 식품 산업: 탄산수소나트륨(중탄산나트륨, 베이킹소다)은 빵이나 과자를 만들 때 팽창제로 사용된다.
• 의약품: 제산제, 정맥 주사액 등에 사용되어 위산 과다를 중화하거나 혈액의 pH를 조절하는 데 사용된다.
• 소화기: 산과 반응하여 이산화탄소를 발생시키므로 소화기에 사용된다.

탄산수소염의 종류

• 탄산수소나트륨 (NaHCO₃): 베이킹 소다로 널리 알려져 있으며, 식품, 의약품, 소화기 등에 사용된다.
• 탄산수소칼륨 (KHCO₃): 칼륨 보충제, 제산제 등으로 사용된다.
• 탄산수소칼슘 (Ca(HCO₃)₂): 석회암 지대에서 지하수에 녹아 존재하며, 물의 경도를 유발하는 요인 중 하나이다.

참고 문헌

• [화학 관련 서적 및 자료]
• [생화학 관련 서적 및 자료]