Кислотно-основное равновесие в биосистемах. Буферные

Кислотно-основное
равновесие в
биосистемах.
Буферные растворы
Доц. М.В. Кирилив
План
 1.Теории кислот и щелочей.
 2. Буферные растворы, их
классификация. Уравнение ГендерсонаГассельбаха.
 3. Механизм буферного действия.
 4. Буферная емкость.
 5. Буферные системы крови.
 6. Понятие о кислотно-щелощном
состоянии крови.
Растворы
однородная
многокомпонентная система,
состоящая из растворителя,
растворённых веществ и
продуктов их взаимодействия.
Теории кислот и оснований
 Электролитическая теория С.Аррениуса
 Кислоты — электролиты, которые при диссоциации
в водных растворах, в качестве катионов дают только
катионы водорода (гидроксония —H3O+) и анионы
кислотного остатка. Например,
 HNO3 ↔ H+ + NO3−
 Основания — электролиты, которые при
диссоциации в водных растворах в качестве анионов
дают только анионы гидроксила (OH–) и катионы.
 Например,
 KOH ↔ K+ + OH–.
Протонная (протолитическая) теория
кислот и оснований
Й. Бренстеда и Т.Лоури.
-кислота это соединение которое отдает
протон, является донором протонов Н+
НAn ↔ H+ + An- основание это соединение, которое
присоединяет протон, является
акцептором протонов
В + Н+ ↔ ВН
Кислоты и основания существуют
только как сопряженные пары:
кислота ↔ основание + протон
Электронная теория кислот
и оснований Т.Льюиса.
-основание это соединение, которое есть
донором электронных пар
-кислота это соединение которое есть
акцептором электронной пары
Буферные системы
Буферными системами называют
растворы, которые способны
сохранять постоянную
концентрацию ионов Водорода
(значения рН среды) при
добавлении к ним небольших
количеств кислоты или щелочи при
разбавлении.
Буферные системы это
смеси, которые содержат:
Слабую кислоту и соль этой кислоты,
образованную сильным основанием
- Н-р: СН3СООН + СН3СООNa
Слабое основание и соль этого основания,
образованную сильной кислотой
- Н-р: NH4OH +NH4Cl
Соли многоосновных кислот
- Н-р: NaH2PO4+Na2HPO4
Типы буферных систем
АЦЕТАТНЫЙ БУФЕР
АММИАЧНЫЙ БУФЕР
ГИДРОНЕНКАРБОНАТНЫЙ БУФЕР
КАРБОНАТНЫЙ БУФЕР
ФОСФАТНЫЙ БУФЕР
Ацетатный буферный раствор
(диапазон рН 3,7-5,6)
 СН3СООNa→СН3СОО- + Na+
 СН3СООH ↔ СН3СОО- + H+
Константа диссоциации
Ка = [СН3СОО- ] [H+]/[СН3СООH ]
Отсюда [H+]= Ка [СН3СООH ]/ [СН3СОО- ]
Или [H+]= Ка [кислота ]/ [основание ]
В логарифмическом виде
рН = рКа – lg [кислота ]/ [основание ]
рН = рКа + lg [основание ]/ [кислота ]
Уравнение
Гендерсона - Гассельбаха
рН = рКа – lg [кислота ]
[основание ]
рН = рКа + lg [основание ]
[кислота ]
Используют для расчета рН
различных буферных растворов
Механизм буферного действия
ацетатного буфера











СН3СООNa→СН3СОО- + Na+(полностью
диссоциирует)
СН3СООH ↔ СН3СОО- + H+ (частично
диссоциирует)
В растворе присутствуют ионы СН3СОО-, H+, Na+
Если прибавить сильную кислоту:
СН3СОО- + H+ ↔ СН3СООH
(сильная кислота меняется на слабую)
Если прибавить щелочь:
СН3СООH +ОН-→ СН3СОО- + Н2О
(образуется малодиссоциированая молекула воды)
Аммиачный буфер
(диапазон рН 8,4-10,3)
NH4OH ↔ NH4+ + OHNH4Cl → NH4+ + Cl-
Уравнение Гендерсона Гассельбаха
для этого буфера
рН = 14 - рКв + lg [основание ]
[кислота ]
Механизм действия
аммиачного буфера
В растворе существует NH3 и NH4+
NH3+НОН ↔NH4+ + ОН-
При добавлении кислоты:
NH3 + HCl ↔ NH4Cl
При добавлении щелочи:
NH4+ + ОН- ↔ NH4OH
Влияние разведения на рН
буферных растворов
 Из уравнения Гендерсона Гассельбаха
видно, что при разведении растворов
концентрации двух компонентов
уменьшаются одинаково и поэтому их
соотношение остается постоянным.
 [H+] = Ка [кислота ] = Ка 0.1 = Ка 0.001
[основание ]
0.1
0.001
Набор Михаэлиса для
определения рН буферного
раствора
Компоратор
Буферная емкость
Буферная емкость – это
количество моль-эквивалентов
сильной кислоты или сильного
основания, которое необходимо
прибавить к 1 л буферного
раствора чтобы изменить его рН
на единицу.
КИСЛОТНО-ОСНОВНЫЕ БУФЕРНЫЕ
СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА
1. Бикарбонатная буферная система:

 NaHCO3 / H2CO3 или KHCO3 / H2CO3

2. Гемоглобиновая буферная система крови:
 (K-Hb) / Hb и K-Hb02 / HbO2
 3. Буферная система белков плазмы крови:
 Протеинат Na / Белки (слабые кислоты)

4. Фосфатная буферная система:
 Na2HPO4 (основной фосфат) / NaH2PO4 (кислый фосфат)
БИКАРБОНАТНАЯ БУФЕРНАЯ
СИСТЕМА
[bicarbonate acid-base buffer
system]
 Бикарбонатная кислотно-основная буферная
система обладает наибольшей буферной
ёмкостью среди всех буферных систем
организма. Это связано с тем, что количество
компонентов бикарбонатной буферной
системы поддерживается на должном уровне
и с необходимой точностью управления
посредством эффективной функции системы
дыхания.
ГЕМОГЛОБИНОВАЯ КИСЛОТНООСНОВНАЯ БУФЕРНАЯ
СИСТЕМА КРОВИ
Связывание катионов водорода
имидазольными группами
гемоглобина.
БЕЛКОВАЯ КИСЛОТНООСНОВНАЯ БУФЕРНАЯ
СИСТЕМА