Исходное значение рН | рН при добавлении 0,01 М раствора соляной кислоты | рН при добавлении 0,05 М раствора соляной кислоты | |
Вода | 7,00 | 2,02 | 1,30 |
Буферная система | 4,73 | 4,65 | 4,24 |
При добавлении больших количеств кислот и щелочей меняется соотношение кислота/соль и меняется рН буферной системы
Буферная емкость (В)
• Количество молей эквивалентов сильной кислоты или основания, которое необходимо добавить к 1 литру буферной смеси, чтобы изменить рН на единицу
n n
В = ------------------ = -----------
(рН2 – рН1)×VЛ DрН× VЛ
Буферная емкость рассчитывается и по кислоте (Ва) и по основанию (Вв). Эти величины обычно не одинаковы.
Буферная емкость зависит от:
• Абсолютной концентрации компонентов буферной системы
• От соотношения между этими концентрациями
Наибольшей буферной емкостью будут обладать растворы с соотношением:
[кислота]
-------------- = 1
[соль]
Пример
Имеем два ацетатных буфера, концентрация компонентов в одном составляет 10 мг-экв, а в другом 100 мг-экв. Соотношение компонентов кислота/соль = 1. Добавим к каждому буферу по 5 мг-экв HCI
|
|
[кислота] 10 + 5 15
------------ = --------- = ------ = 3;
[соль] 10 – 5 5
[кислота] 100 + 5 105
------------ = --------- = ------» 1;
[соль] 100 – 5 95
Рабочий участок буферной системы
• Значение рН, при котором сохраняются свойства буферной системы
(рН = рК ± 1)
Способность противодействовать изменению значения рН наиболее высокая в точке рН = рК и эффективна в пределах рК ± 1
Буферные системы организма
• Гидрокарбонатная
• Белковая
• Гемоглобиновая-оксигемоглобиновая
• Фосфатная
• Аминокислотная
Буферные системы плазмы крови. Гидрокарбонатная буферная система
H2CO3 + NaHCO3
Является первой по значимости; составляет в плазме 35% буферной емкости крови и 18% - в эритроцитах (всего 53%)
Ее особенности в организме
• Действие тесно связано с функцией дыхания организма
• Один из компонентов буферной системы (угольная кислота) образуется в крови из CO2
CO2(г) D CO2(р) D H2CO3 D H+ + HCO3-
• Концентрация CO2 в крови определяется коэффициентом растворимости при 37ºC и парциальным давлением рCO2
[H2CO3] = C×pCO2
Уравнение Гендерсона-Гассельбаха для гидрокарбонатного буфера:
[HCO3-]
pH = рК(H2CO3) + lg-------------;
[H2CO3]
[HCO3-]
рН = рК(H2CO3) + lg-------------
C×pCO2
В организме: [HCO3-]
---------- = 10
[H2CO3]
рН = 6,4 + lg10 = 6,4 + 1 = 7,4
Механизм действия
HCO3-/H2CO3
• В случае накопления кислот в крови расходуется NaHCO3:
HCO3- + H+ ® H2CO3
При повышении кислотности увеличивается объем легочной вентиляции:
H2CO3 ® CO2 + H2O
• При увеличении щелочности расходуется H2CO3, уменьшается легочная вентиляция, накапливается CO2:
H2CO3 + OH- ® H2O + HCO3-
Механизмы регуляции дыхания стабилизируют буферное соотношение в гидрокарбонатном буфере. Чувствительность дыхательного центра к изменению рН очень велика.
|
|
Уменьшение рН на 0,1 Увеличивает объем легочной вентиляции в 2 раза
Таким образом, механизм действия гидрокарбонатного буфера связан с функцией дыхания
Белковая буферная система
Составляет в плазме 7% буферной емкости крови.
R – CH – COOH
|
NH2
• Белок-соль
R – CH – COO- + H+ ® R – CH – COOH
| |
NH3+ NH3+
• Белок-основание
R – CH – COO- + H+ ® R – CH – COO-
| |
NH2 NH3+
• Белок-кислота
R – CH – COOH + OH- ® R – CH – COO- + H2O
| |
NH3+ NH3+