Буферные растворы 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+ + OHNH4Cl → 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