загрузка...
загрузка...
На головну

Протолітична БАЛАНС. Буферний розчин ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ

  1. VI. Підсумковий баланс.
  2. XI. Пристосування ТА ІНШІ ЕЛЕМЕНТИ, властивості. Здібностей та обдарувань АРТИСТА
  3. Агрегатні стани. Розчини: поняття, теорія. Розчини насичені, ненасичені, пересичені.
  4. Алюміній, його властивості та застосування в техніці
  5. Амфотерними називаються такі гідроксиди, які в залежності від умов виявляють властивості яких підстав, або кислот.
  6. Армуючі матеріали і їх властивості
  7. Асфальтові бетони і розчини

Одним з найважливіших факторів загального гомеостазу живих організмів є підтримка кислотно-лужного, т. Е. Протолітична, балансу на необхідному рівні. Це виражається в досить постійних значеннях рН біологічних рідин та в здатності відновлювати рН при вступі до цих середовища кислот і підстав. В результаті життєдіяльності в організмі утворюється велика кількість кислот. Найбільше при метаболізмі виникає вуглекислоти (до 13 моль щодоби), яка в основному виводиться з організму при диханні в вигляді оксиду вуглецю (4). Затримка або порушення виділення вуглекислоти з організму призводить до серйозних патологій, так як згідно з розрахунками для порушення кислотно-лужного балансу у людини досить затримки в організмі всього 0,15 моль кислоти.

Крім вугільної кислоти в організмі утворюються нелеткі кислоти (сірчана, фосфорна, молочна та ін.) В кількості 0,03-0,08 моль / сут. При вегетаріанському харчуванні кислот утворюється менше, а при вживанні продуктів тваринного походження - більше. При деяких патологічних процесах, наприклад при діабеті, нелетких кислот утворюється значну кількість (до 1 моль / добу), причому в основному це ацетоуксусная і Р-оксимасляная кислоти. Що виникає при діабеті порушення Протолітична балансу може загрожувати життю хворого. Від кислот організм звільняється завдяки фізіологічним процесам: диханню (від леткої кислоти СО2) і сечовиділення (в основному, від нелетких кислот).

Роль підстав в організмі зазвичай виконують різні азотисті основи, включаючи аміак, які утворюються в результаті метаболізму амінокислот і білків. Ці підстави або використовуються в процесах подальшого метаболізму, або виводяться з організму через нирки.

За допомогою фізіологічних процесів кислоти і підстави виводяться з організму повільно, а швидка їх нейтралізація і підтримання рН рідких середовищ на необхідному рівні здійснюється за рахунок фізико-хімічних процесів, серед яких перш за все слід зазначити Протолітична рівновагу в буферних системах. Для розуміння роботи цих систем розглянемо склад і механізм дії буферних розчинів.

Буферні розчини. Більшість біорідин організму здатне зберігати значення рН при незначних зовнішніх впливах, так як вони є буферними розчинами.

буферний розчин - це розчин, що містить протолітичну рівноважну систему, здатну підтримувати практично постійне значення рН при розведенні або при додаванні невеликих кількостей кислоти або лугу.

У протолітічеських буферних розчинах компонентами є донор протона иакцептор протона, що представляють собою пов'язану кислотно-основну пару. В якості донора протона виступає слабка кислота (СН3СООН, Н2СО3) або сполучена кислота слабкої основи (NН4 +). Акцептором протона в першому випадку є аніон слабкої кислоти (СНзСОО-, НСОз), а в другому - слабка основа (NH3 - Н2О). Склад Протолітична буферної системи висловлюють формулами її компонентів, причому спочатку вказують формулу акцептора протона, а потім - донора протона, розділяючи їх комою. Наприклад, буферні системи: ацетатна - СНзСОО-, СН3СООН; гідрокарбонатна - НСО3-, Н2СО3; аміачна - NH3 * Н2О, NH4 +. За належністю слабкого електроліту до класу кислот або підстав буферні системи діляться на кислотні та основні.

Кислотними буферними системами називаються розчини, які містять слабку кислоту (донор протона) і сіль цієї кислоти (акцептор протона).

Кислотні буферні розчини можуть містити різні системи: ацетатну (СН3СОО-, СН3СООН), гідрокарбонатну (НС03-, Н2С03), гідрофосфатную (НРO42-, Н2РO4-). У кислотному буферної системі завжди спостерігається два процеси: один оборотний - дисоціація слабкого протолитов:

інший необоротний - дисоціація солі:

В результаті цих процесів утворюється акцептор протона ацетат-іон (СН3СОО-), концентрація якого в розчині визначається в основному концентрацією солі CH3COONa, так як утворення аніону за рахунок дисоціації слабкої кислоти в присутності її солі завжди дуже незначно. Оскільки концентрація ацетатіона, акцептора протона, визначається концентрацією солі, то відповідно до рівнянням Гендерсона -Хассельбаха рН кислотної буферної системи залежить від показника константи дисоціації слабкої кислоти рКа і відносини концентрацій акцептора протона (солі) і донора протона (кислоти) в розчині:

Основними буферними розчинами називаються розчини, які містять слабка основа (акцептор протона) і сіль цього підстави (донор протона).

Прикладом основного буферного розчину є водний розчин, що містить систему з слабкої основи NH3 - Н20 і його солі NH4C1. В основній буферної системі також протікають два процеси:

 
 

 Концентрація катіонів NH4 + (донорів протона) в аміачному буфері визначається в основному концентрацією солі (NH4C1). Величина рН основного буферного розчину, відповідно до рівняння Гендерсона - Хассельбаха, залежить від величини Рk0(ВН+) Сполученої кислоти даного підстави і відносини концентрацій підстави і його солі в розчині:

Механізм буферної дії. При розведенні буферних розчинів концентрації всіх компонентів зменшуються. Але так як вони змінюються однаково, то їхнє ставлення залишається незмінним. Величина константи дисоціації слабкого електроліту також не змінюється при розведенні. Тому рН буферного розчину, відповідно до рівняння Гендерсона - Хассельбаха, при розведенні не змінюється. Насправді це спостерігається доти, поки концентрація компонентів буферних розчинів не стане менше 0,01 моль / л.

Додавання невеликих кількостей сильної кислоти або лугу в буферний розчин моментально викликає захисну реакцію Протолітична буферної системи з підтримки постійного значення рН середовища. Це відбувається за рахунок зв'язування додаються іонів Н+ або ОН- відповідними компонентами буферної системи з утворенням малодиссоциирующие з'єднань. Катіони Н + зв'язуються акцептором протона буферної системи:

Захисні властивості буферних розчинів по відношенню до дії кислот і лугів будуть зберігатися до тих пір, поки концентрації компонентів буферних систем, що зв'язують Н+ або ОН, будуть більше концентрації додаються іонів:

Встановлено, що достатня буферне дію спостерігається, якщо концентрація одного з компонентів перевищує концентрацію іншого не більше ніж в 10 разів:

Таким чином, на підставі одного слабкого електроліту можна приготувати буферні розчини, що підтримують значення рН у відносно вузькому діапазоні від  до

Буферна ємність.Протолітичні буферні розчини здатні підтримувати значення рН середовища на певному рівні тільки при додаванні до них невеликих кількостей кислоти або лугу. Для кількісної характеристики цієї опірності буферних розчинів до додавання кислот і підстав введено поняття буферна ємність.

Буферною ємністю (В) називається число моль-еквівалентів сильної кислоти або лугу, які потрібно додати до 1 літру буферного розчину, щоб змінити величину рН на одиницю.

Розрізняють буферну ємність по кислоті Ва і буферну ємність по підставі Вb, які розраховуються за допомогою рівнянь:

де с (1/ Z к-ти) і Ук_ти - Молярна концентрація еквівалентів і обсяг доданої сильної кислоти; з (1 / z щел) і Vщел - Молярна концентрація еквівалентів і обсяг доданої лугу; ДРН - зрушення водневого показника буферного розчину, викликаний додаванням сильної кислоти (лугу); Vбуф. р-ра - вихідний обсяг буферного розчину.

Буферна ємність залежить від концентрацій компонентів в буферному розчині і їх відносини. Чим вище концентрація компонентів, тим більше буферна ємність. Кислотна буферна ємність визначається концентрацією буферного підстави, т. Е. Концентрацією акцептора протона: Ва = f/ ([Акцептор протона]). Основна буферна ємність визначається концентрацією буферної кислоти, т. Е. Концентрацією донора протона: Вb = = F ([донор протона]). При розведенні буферного розчину величина буферної ємності зменшується внаслідок зниження концентрації всіх компонентів розчину.

При однаковою сумарною концентрації компонентів буферна ємність досягає максимального значення при рівності їх концентрацій: (донор протона) = [акцептор протона], причому в цьому випадку



Попередня   137   138   139   140   141   142   143   144   145   146   147   148   149   150   151   152   Наступна

ВПЛИВ ЗАГАЛЬНОГО ІОНА І протівоіона НА РІВНОВАГА | ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК константа дисоціації І ступеня дисоціації | ОСОБЛИВОСТІ РОЗЧИНІВ СИЛЬНИХ ЕЛЕКТРОЛІТІВ. Іонна СИЛА РОЗЧИНУ | Електролітичноїдисоціації І іонний добуток ВОДИ | Водневих і гідроксильних ПОКАЗНИКИ (рН І рОН) | ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ ВОДНО-ЕЛЕКТРОЛІТНОГО БАЛАНСА В ОРГАНІЗМІ | Протолітична ТЕОРІЯ КИСЛОТ І ПІДСТАВ | КИСЛОТНО-Основні властивості а-АМІНОКИСЛОТ | ГІДРОЛІЗ СОЛЕЙ | РЕАКЦІЇ НЕЙТРАЛІЗАЦІЇ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати