Буферные системы.
Протолитический гомеостаз выражается в достаточно постоянных значениях рН биологических сред и в способности восстанавливать рН при поступлении в эти среды кислот и оснований. Нарушение протолитического баланса может угрожать жизни. С помощью физиологических процессов (дыхание, мочевыделение, почки) кислоты и основания выводятся из организма медленно, а быстрая их нейтрализация и поддержание рН жидких сред на необходимом уровне осуществляется за счет физико-химических процессов, среди которых, прежде всего, следует отметить протолитические равновесия в буферных системах.
Буферная система – это равновесная система, способная поддерживать примерно на постоянном уровне какой-либо параметр при незначительных внешних воздействиях. Протолитические буферные системы поддерживают постоянство рН при добавлении небольших количеств кислот и оснований. Раствор, содержащий одну или несколько буферных систем, называется буферным раствором. Буферные системы и буферные растворы часто называют просто буферами.
Буферный раствор – это раствор, содержащий протолитическую равновесную систему, способную поддерживать практически постоянное значение рН при разбавлении или при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи.
В протолитических буферных системах компонентами являются донор протона и акцептор протона, представляющие собой сопряженную кислотно-основную пару.
Классификация
Буферные системы могут быть четырех типов:
I тип. Кислотная буферная система: слабая кислота и её анион; в растворе слабая кислота и её соль.
Примеры:
ацетатный буфер:
CН 3 СООН / СН 3 СОО –, в растворе CН 3 СООН и CН 3 СООNa
гидрокарбонатный буфер:
Н 2 СО 3 / НСО 3–, в растворе Н 2 СО 3 и NaHCO 3
II тип. Основная буферная система: слабое основание и её катион; в растворе слабое основание и её соль.
Примеры:
аммиачный буфер:
NН 3 / NН 4+, в растворе NН 3 и NН 4 Сl
III тип. Солевая буферная система: анионы кислой и средней соли или анионы двух кислых солей; в растворе кислая и средняя соль или две кислые соли с различной степенью замещения протона.
Примеры:
гидрофосфатный буфер:
Н 2 РО 4–/ НРО 42–, в растворе NaН 2 РО 4 и Na 2 НРО 4
карбонатный буфер:
НСО 3–/ СО 32–, в растворе NaНСО 3 и Na 2 CO 3
Солевые буферные системы можно отнести и к первому типу, т.к. одна из солей выполняет функцию слабой кислоты.
IV тип. Амфотерная органическая буферная система: ионы и молекулы амфолитов.
Примеры:
аминокислотный буфер:
белковый (протеиновый) буфер: анионный – HProt / (Prot) –
катионный – (Н 2 Prot) + / HProt
Эти буферные системы можно отнести к буферным системам первого и второго типов.