3-кислот-осн.равн. Буферные системы

Тема: «КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ. БУФЕРНЫЕ
РАСТВОРЫ»
Буферные растворы. Буферное действие
Нормальная жизнедеятельность организма невозможна без поддержания
постоянных характеристик (t, P, C веществ) во внутренних и тканевых жидкостях
организма. Например: рН плазмы крови 7,4, тогда как рН желудочного сока около 1.
Эти значения рН должны поддерживаться постоянными, чтобы обеспечить
нормальную деятельность ферментов, регуляцию осмотического давления и др.
параметры.
Свойство растворов сохранять определенное значение рН называется
буферным действием. Растворы, обладающие буферным действием, получили
название буферных растворов или буферов. Буферные растворы по своему составу
бывают двух типов. Они могут состоять из слабой кислоты и соли с сильным
основанием:
СН3СООН + СН3СООNa ацетатный буферный раствор,
Н2СО3 + NaHCO3
бикарбонатный буферный раствор,
PtCOOH + PtCOONa
белковый буферный раствор
(Pt – протеин)
или слабого основания и соли этого основания с сильной кислотой:
NH4OH + NH4Cl
аммиачный буферный раствор
Буферные системы противостоят изменению рН и уменьшают эффект избытка
активных ионов Н+ и ОН-.
В организме человека действуют следующие главные буферные системы:
гидрокарбонатная,
фосфатная,
белковая,
ацетатная,
аминокислотная,
гемоглобиновая и др.
Механизм действия всех буферных систем в основном один и тот же. Он сволится к
тому ,что вместо сильного электролита образуется слабый электролит и в результате
значение рН остаётся проактически неизменным.
Значение рН буферных растворов рассчитывается по уравнению
[Сопряженное основание]
рН = рК + lg ——————————
[Сопряженная кислота]
Это соотношение называется уравнением Гендерсона-Гассельбаха. Здесь рK показатель константы диссоциации слабого электролита (кислоты); [Сопряженное
основание] - это количество соли, участвующей в образовании буферной системы;
[Сопряженная кислота] - количество кислоты в буферной системе.
Ёмкость буферных растворов и факторы, определяющие её
Вводить в буферную систему кислоты и основания без практического изменения рН
возможно до определенного предела, т.е. каждая буферная система обладает буферной
ёмкостью. Буферная ёмкость В системы выражается количеством эквивалентов
сильной кислоты или основания, которое следует добавить к литру буферного
раствора, чтобы изменить рН на единицу. Она равна по щелочи:
Сщ
Вщ = ————— , экв/л
рН1- р Н0
по кислоте:
С кисл.
Вк = ————— , экв/л
РН0 - рН1
где С- количество эквивалента щелочи (или кислоты), добавленных к 1 л раствора;
рН0 и рН1 - водородные показатели до и после
добавления сильной кислоты или
основания.
1.2. Взаимосвязь буферных систем крови
Протоны, образуемые клетками тканей, попадают во внеклеточное
пространство, где они связываются бикарбонатной, и в меньшей степени, фосфатной
системами. После перехода в кровь они нейтрализуются бикарбонатной системой и
плазматическими белками. Из плазмы ион Н+ передаётся внутрь эритроцитов
гемоглобину, который служит основной буферной системой эритроцитов и обладает
большой ёмкостью. Между всеми этими системами поддерживается равновесие.
Понятие о кислотно-основном равновесии крови.
Ацидоз и алкалоз.
Одним из важнейших буферных растворов является кровь. Человеческая кровь слабоосновный раствор с рН, равным от 7,39 до 7,45. В крови здорового человека рН
никогда не отклоняется от указанного среднего значения больше чем на 0,02. Когда
значение рН крови падает ниже 7,4 - это состояние называется ацидозом, а когда рН
крови становится выше 7,4 - такое состояние называется алкалозом.
При рН крови ниже 7,0 или более 7,8, как правило, наступает смерть. Чаще
приходится иметь дело с ацидозом, потому что обычно в результате метаболизма
образуются различные кислоты.
Заключение:
Во многих живых организмах, в том числе и в организме человека,
поддерживается постоянное значение рН в основном за счет буферных систем. При
изменении рН в живом организме происходит замедление или ускорение различных
биохимических процессов, что приводит к патологическим изменениям и даже к
смерти.Знание свойств буферных систем, механизм их действия, умение готовить
растворы с заданным значением рН позволят глубже понять деятельность
человеческого организма.
Вопросы для аудитории:
1. Если к концентрированному раствору сильной кислоты добавить
небольшое количество кислоты или щелочи, то рН его почти не изменится. Можно ли
считать раствор буферным? Нет. Так как при разведении рН его может значительно
измениться.
2. Существуют ли кроме кислотного и основного буфера другие типы буферных
систем? Могут быть буферные системы, которые образуют одно органическое
вещество, содержащее кислотные и основные функциональные группы. Деление на
кислотные и основные буферные системы в определенной мере условные.
3. От чего зависит рН буферного раствора? рН буферного раствора
данного состава определяется отношением концентраций кислоты и соли или
основания и соли, поэтому не зависит от разбавления. При изменении объема раствора
концентрация каждого компонента изменяется в одинаковое число раз.
4. Почему при разбавлении рН буферного раствора почти не
изменяется? Так как
при изменении объема раствора концентрация каждого компонента изменяется в
одинаковое число раз.
Рекомендуемая литература:
1. Ю.Я.Харитонов. Аналитическая химия. Аналитика 1. Общие теоретические
основы. Изд. «Высшая школа», М., 2001, с. 135-145.
2. М.И.Рабич-Щербо, В.В. Новиков. Физическая и коллоидная химия. Изд. «Высшая
школа» М.1975,с 90-100.
3. Х.М.Рубина, М.А. Добринская, Л.А. Романчук. Практикум по
физической и
коллоидной химии. Изд. «Высшая школа» М.,1972 с.17-28.
4. Р.Чанг. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. Изд.
«Мир», М.,1980 с.436-444.
5. К.И. Евстартова, Н.А. Купина, Е.Е. Малахова. Физическая и коллоидная химия.
Изд. « Высшая школа», М., 1990, с.128-131.
6. Основы аналитической химии. Книга 1. Общие вопросы. Под редакцией академика
Ю.А. Золотова, Изд. «Высшая школа», М.,1999, с.125-138.