Wanneer koolstofdioxide (CO _{2) gas in water oplost, het kan met dat water reageren om koolzuur te vormen. Koolzuur kan dan een waterstofion opgeven om bicarbonaat te worden, dat een ander waterstofion kan opgeven om carbonaat te worden. Al deze reacties zijn omkeerbaar. Dit betekent dat ze zowel vooruit als achteruit werken. Carbonaat, bijvoorbeeld, kan een waterstofion opnemen om bicarbonaat te worden.}

Carbonaatevenwicht

De reeks reacties die leidt van opgeloste kooldioxide naar carbonaat bereikt snel een dynamisch evenwicht, een toestand in waardoor de voorwaartse en omgekeerde processen van deze reactie op gelijke snelheid plaatsvinden. Het toevoegen van zuur verhoogt de snelheid van de omgekeerde reactie en de vorming van koolstofdioxide, waardoor meer koolstofdioxide uit de oplossing diffundeert. Het toevoegen van base zal daarentegen de snelheid van de voorwaartse reactie verhogen, waardoor er meer bicarbonaat en carbonaat ontstaat. Elke druk op dit systeem veroorzaakt een compenserende verschuiving in een richting die het evenwicht herstelt. Het buffersysteem blijft werken zolang de concentratie groot is in vergelijking met de hoeveelheid zuur of base die aan de oplossing wordt toegevoegd.

Humans and Carbonate Buffering

Bij mensen en andere dieren, de carbonaatbuffersysteem helpt een constante pH in de bloedbaan te handhaven. De pH van bloed hangt af van de verhouding kooldioxide tot bicarbonaat. De concentraties van beide componenten zijn erg groot in vergelijking met de concentraties zuur die aan het bloed worden toegevoegd tijdens normale activiteiten of matige lichaamsbeweging. Tijdens zware inspanningen, bijvoorbeeld, helpt een snelle ademhaling om de toename van koolstofdioxide in uw bloed te compenseren. Andere mechanismen die helpen bij deze functie zijn het hemoglobinemolecuul in uw rode bloedcellen, dat ook helpt de bloed-pH te bufferen.

Carbonaatbuffering in de oceaan

In de oceaan, opgeloste koolstofdioxide van de atmosfeer is in evenwicht met zeewaterconcentraties van koolzuur en bicarbonaat. Door de toegenomen CO2-uitstoot door menselijke activiteit is het CO2-gehalte in de atmosfeer echter toegenomen, waardoor het gehalte aan opgelost koolstofdioxide toeneemt. Naarmate de concentratie van opgelost koolstofdioxide toeneemt, neemt de snelheid van de voorwaartse reactie van het buffersysteem toe totdat het systeem een ​​nieuw evenwicht bereikt. Dit betekent dat een toename van opgelost kooldioxide een lichte pH-daling veroorzaakt. De bufferende capaciteit van de oceaan - het vermogen ervan om zuur of base op te nemen - is erg groot, maar geleidelijke veranderingen van deze soort kunnen ernstige gevolgen hebben voor vele soorten leven in de oceaan. Dieren die hun schelpen van calciumcarbonaat maken, kunnen bijvoorbeeld hun vermogen om de schelp te maken, verminderen door significante veranderingen in het zuur-base-evenwicht van oceaanwater.