Классификация буферных систем по природе компонентов. Примеры.
1)Буферные системы кислотного типа представлены слабой кислотой и солью этой кислоты с сильным основанием.
CH3COOH + CH3COO(Na, K) –ацетатный буфер рН= 3,8- 5,8
H2CO3 + NaHCO3 – гидрокарбонатный буфер рН= 5,4- 7,4
2)Основные буферы- слабое основание + соль этого основания с сильной кислотой
NH4OH + NH4Cl – аммиачный буфер рН= 8,2- 10,2
3)Буферы, состоящие из двух солей слабой многоосновной кислоты.
NaH2PO4 + Na2HPO4 – фосфатный буфер рН= 6,2- 8,2
Na2CO3 + NaHCO3 - карбонатный буфер рН= 9,3- 11,3
4)Буферы, представленные отдельными аминокислотами, белками или другими амфотерными соединениями
R- CH –NH2- акцептор протона
- донор протона
Механизм буферного действия на примере ацетатного буфера.
1)Добавление небольшого количества сильной кислоты (HCl)
CH3COONa + HCl = CH3COOH + NaCl
Сильная кислота заменяет эквивалентное количество слабой, которая более прочно удерживает Н+. Более того её диссоциация подавляется, т.к. увеличивается её концентрация, а по закону разведения Оствальда степень диссоциации уменьшается.
2) При добавлении небольшого количества щелочи
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
Добавленные ОН- ионы связаны в очень слабый электролит H2O, что препятствует защелачиванию. Более того защелачиванию препятствует усилившаяся диссоциация уксусной кислоты, т.к её количество уменьшается, поэтому рН остается постоянной.
Уравнение Гендерсона- Гассельбаха для расчета рН буферных систем кислотного типа. Анализ уравнения.
|
|
|
рН = рК(к-ты) + lg (С(соли)/ С(к-ты))
Уравнение показывает, что рН буферной системы зависит от:
1)природы буфера
2)соотношения концентраций или количеств
Соотношение не должно быть меньше 0,1 и больше 10, т.е. преобладание одного компонента над другим не может быть больше, чем в10 раз, поэтому зона буферного действия: рН = рК ± 1
Уравнение Гендерсона- Гассельбаха для расчета рН буферных систем основного типа. Анализ уравнения.
рОН = рК(оснв.) + lg(С(соли)/С(основ.))
рН = 14 - рК(оснв.) + lg(С(соли)/С(основ.))
-lgКд. = рК(к-ты)
Понятие о буферной ёмкости. Количественная характеристика буферной ёмкости.
Буферная ёмкость- это способность буферного раствора поддерживать постоянное рН при добавление щелочи или кислоты.
Буферная ёмкость выражается числом моль или ммоль эквивалента сильной кислоты или щелочи, которую нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы рН изменилось на единицу.
Чем больше буферная ёмкость, тем эффективнее буфер.
Формулы для расчёта буферной ёмкости по кислоте и по щёлочи.
От каких факторов и как зависит буферная ёмкость? При каких условиях буферная ёмкость максимальна?
Буферная ёмкость зависит от: природы вещества, концентрации компонента (чем больше концентрация, тем эффективнее буфер); соотношения количеств или концентраций (буферная ёмкость максимальна, когда концентрация или количества равны) рН= РК
|
|
|
Рабочий участок буферной системы (зона буферного действия), его границы.
Рабочий участок буферной системы- интервал рН, в котором буферная система проявляет свои буферные свойства.
рН= рК ± 1
Это способность противодействовать изменению рН при добавлении кислот и щелочей. Буферное действие сохраняется в определенном интервале значения рН ( для ацетатного буфера 3,8- 5,8)
Состав гидрокарбонатного и аммиачного буферов. К какому типу они относятся? Формулы для расчета рН этих систем.
Аммиачный буфер относится к буферам основного типа. Он представляет собой смесь слабого основания (акцептор протона) и его соли (донор протона).
Аммиачная буферная система: смесь слабого основания NH3 ∙ H2O (акцептор протона) и его соли сильного электролита NH+ 4 (донор протона). Зона буферного действия при рН= 8,2 - 10,2. NH4OH + NH4Cl
рН= рК(NH4OH) + lg (C(NH4Cl)/ C(NH4OH))
Гидрокарбонатный буфер относится к буферам кислотного типа. Он представляет собой смесь слабой кислоты (H2CO3) и соли этой кислоты с сильным основанием (NaHCO3). рН= 5,4- 7,4. H2CO3 + NaHCO3
|
|
|
рН= рК(H2CO3) + lg (C(NaHCO3)/ C(H2CO3))
PH крови. Буферные системы крови, их относительный вклад в поддержание кислотно- основного гомеостаза.
Постоянство рН жидких сред организма поддерживается буферными системами: гидрокарбонатной, гемоглобиновой, фосфатной, белковой. Действие всех буферных систем в организме взаимосвязано, что обеспечивает биологическим жидкостям постоянное значение рН. В организме человека и животных буферные системы находятся в крови (плазме и эритроцитах), в клетках и межклеточных пространствах других тканей.
рН крови= 7,35- 7,45
Плазма крови: гидрокарбонатная, гидрофосфатная, белковая
Эритроциты: гидрокарбонатная, гемоглобиновая, гидрофосфатная
Буферные системы крови – это т.н. первая линия защиты при малейших изменениях других показателей постоянства. Они состоят из двух равнозначных компонентов – донора и акцептора протонов, благодаря соотношению работы которых они могут как ощелачивать, так и окислять среду. В организме человека присутствует всего 4 буферные системы крови: бикарбонатная (акцептор Na/KHCO3 + донор H2CO3), фосфатная (донор H2PO4 + акцептор в виде ее натриевой или калиевой соли), гемоглобиновая (донор – сам гемоглобин/его кислородсвязывающая форма, а акцептор – сопряженные с ним соединения – гемоглобинат/оксигемоглобинат). И также изменчивыми свойствами обладают плазменные белки, которые могут в равной степени выступать как основания и как кислоты. Таким образом, буферные системы крови поддерживают pH в средних пределах 7,35 (в венах) и 7,40 (в артериях).
|
|
|
Физиологические механизмы поддержания кислотно-щелочного равновесия обеспечиваются легкими, почками, ЖКТ, печенью. С помощью легких из крови удаляется угольная кислота. В организме ежеминутно образуется 10 ммоль угольной кислоты. Закисление крови не происходит потому, что из нее образуются бикарбонаты. В капиллярах легких из анионов угольной кислоты и протонов вновь образуется угольная кислота, которая под влиянием фермента карбоангидразы расщепляется на углекислый газ и воду. Они выдыхаются. Через почки из крови выделяются нелетучие органические и неорганические кислоты. Они выводятся как в свободном состоянии, так и в виде солей. В физиологических условиях почки моча имеет, кислую реакцию (рН=5-7). Почки участвуют в регуляции кислотно-щелочного гомеостаза с помощью следующих механизмов:
1. Секреции эпителием канальцев водородных ионов, образовавшихся из угольной кислоты, в мочу.
2. Образования в клетках эпителия гидрокарбонатов, которые поступают в кровь и увеличивают ее щелочной резерв. Они образуются из угольной кислоты и катионов натрия и калия. Первые 2 процесса обусловлены наличием в этих клетках карбоангидразы.
3. Синтеза аммиака, катион которого может связываться с катионов водорода с образованием аммония.
4. Обратного всасывание в канальцах из первичной мочи в кровь гидрокарбонатов.
5. Фильтрация в мочу избытка кислых и щелочных соединений.
Значение органов пищеварения для поддержания кислотно-щелочного равновесия небольшое. В частности, в желудке в виде соляной кислоты выделяются протоны. Поджелудочной железой и железами тонкого кишечника гидрокарбонаты. Но в то же время и протоны и гидрокарбонаты обратно всасываются в кровь. В результате реакция крови не изменяется. В печени из молочной кислоты образуется гликоген. Однако нарушение функций пищеварительного канала сопровождается сдвигом реакции крови. Так стойкое повышение кислотности желудочного сока приводит к увеличению щелочного резерва крови. Это же возникает при частой рвоте из-за потери катионов водорода и хлоридов.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 2211; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!