Презентация на тему «Кислотно-основное равновесие в биосистемах»

Кислотно-основное равновесие в биосистемах

Буферные растворы

М.В. Чорная

План

1.Теории кислот и щелочей. 2. Буферные растворы, их классификация. Уравнение Гендерсона-Гассельбаха. 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 ]

рН = рКа – lg [кислота ] [основание ] рН = рКа + lg [основание ]

[кислота ] Используют для расчета рН различных буферных растворов

Уравнение Гендерсона - Гассельбаха

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 кислотно-основная буферная система крови

Связывание катионов водорода имидазольными группами гемоглобина

Белковая кислотно-основная буферная система