аналитическая химия сроп 2. Буферные растворы
 Скачать 2.15 Mb.
|
|
«Буферные растворы» Выполнили : Эльжурхаева Марьям 203 Б Фармация Граф структуры Химическое равновесие Теория электрической диссоциации Буферные растворы Классификация Механизм буферного действия Ионное произведение воды, рН растворов Активная,потенциальная общая кислотность раствора Буферная ёмкость растворов Разбавление раствора Соотношение компонентов рН буферных систем Медико-билогическое значение Соотношение компонентов Концентрации компонентов Ёмкость по кислоте и по щёлочи 1. По Аррениусу: Нобелевская премия по химии «как факт признания особого значения его теории электролитической диссоциации для развития химии». Сванте Аррениус (19.02.1859 - 2.10.1927) Кислоты - электролиты, диссоциирующие в растворах с образованием ионов Н+; Основания - электролиты, диссоциирующие в растворах с образованием гидроксид-ионов ОН-; Амфолиты - (амфотерные гидроксиды) электролиты, диссоциирующие в растворах с образованием как водород-ионов Н+, так и гидроксид-ионов ОН- Кислота тем слабее, чем меньше Кд и больше значение ее рКД.
Недостатки CН3СООН в воде – слабая кислота: CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ в жидком HF – основание: HF + CH3COOH ↔ CH3COOH2+ + F- Исследования подобного типа реакций и в особенности реакций, протекающих в неводных растворителях, привело к созданию более общих теорий кислот и оснований. Многие электролиты, содержащие водород, в одном растворителе диссоциируют как кислоты, в других – как основания. 2. По Бренстеду: БРЕНСТЕД Йоханнес (22.11 1879 – 17.12 1947) Кислота (донор протонов) - вещество, молекулярные частицы или ионы которого, способны отдавать протоны Основание (акцептор протонов.) - вещество, молекулярные частицы или ионы которого, способны присоединять протоны СОПРЯЖЕННЫЕ ПАРЫ КИСЛОТА–ОСНОВАНИЕ (В ВОДНОМ РАСТВОРЕ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ)
Классификация кислот нейтральные - НСl, H2SO4, Н3РО4 : H2SO4 Н+ + HSO4– 2) катионные - положительные ионы - NH4+, H3O+: NH4+ NH3 + Н+ анионные - отрицательные ионы - HSO4–, H2PO4–, HPO42–: HSO4– Н+ + SO42– Классификация оснований нейтральные - NH3, H2O, С2Н5ОН : NH3 + Н+ NH4+ 2) анионные - отрицательные ионы - Сl–, СН3СОО–, ОН–: СН3СОО– + Н+ СН3СООН 3) катионные - положительные ионы - Аl(OН)2+: Аl(OН)2+ + Н+ АlOН2+ + Н2О Вода, жидкий аммиак и анионы многоосновных кислот, которые могут быть и донорами и акцепторами протонов, являются амфолитами. Во второй реакции вода выступает в качестве основания, в третьей – в качестве кислоты.
3. По Льюису ЛЬЮИС Гилберт Ньютон (23.10 1875–23.03 1946) Во время первой мировой войны – полковник Военно-химической службы США (разрабатывал способы защиты от отравляющих газов). Кислота - вещество, принимающее электронные пары – акцептор электронов; Основание - вещество, поставляющее электроны для образования химической связи – донор электронов. Значение постоянства кислотности жидких сред для жизнедеятельности человеческого организма : Ионы водорода оказывают каталитическое действие на многие биохимические превращения; Ферменты и гормоны проявляют биологическую активность только в строго определенном интервале значений рН; Минимальные изменения концентрации ионов водорода в крови и межтканевых жидкостях ощутимо влияют на величину осмотического давления; Необходимость в приготовлении буферных растворов для введения в организм, и моделирования биопроцессов. Буферные растворы -растворы, величина рН которых практически не изменяется при добавлении к ним сильных кислот или щелочей или при разбавлении. В ацетатном буферном растворе устанавливается равновесие: СH3COOH ↔ H+ + СH3COO- Можно схематически представить, что буферная способность данной системы обусловлена наличием двух больших резервуаров, в одном из которых находится кислота СH3COOH, а в другом — основание СH3COO- : Когда в буферный раствор приливают небольшое количество сильного основания (ОН–), из левого резервуара поступает кислота, нейтрализуя добавленное основание. Правый резервуар срабатывает при добавлении кислот (Н+). Добавим 1 каплю (0,05 мл) 1н НСl к 1л воды (безбуферный раствор, рН=7) и рассчитаем изменение рН: 1000 мл – 1 моль-экв. H+ 0,05 мл - х х = 0,05/1000 = 5·10-5 моль-экв рН = - lg 5·10-5 = 4,6 Вывод! Буферные системы крови обладают колоссальной буферной емкостью! За сутки организм человека вырабатывает 30 л 1 н НСl (600000 капель!), а изменение рН на 0.6 единиц приводит к летальному исходу! Изменение рН составит 7- 4.6 = 2.4 единицы 1 капля V 0.05 мл Уравнение Гендерсона-Гассельбаха рН буферного раствора зависит от: Природы компонентов (рК слабой кислоты или основания) Соотношения концентраций компонентов (кислоты и соли) В общем случае: Уравнение нельзя применять : если концентрации компонентов отличаются более чем в 100 раз; если кислота (основание) слишком сильные - рКа<3 (нельзя пренебрегать диссоциацией); если кислота (основание) слишком слабые - рКа>11 (нельзя пренебрегать гидролизом ). Для основного буферного раствора: Буферные растворы, у которых рН < рК (более кислое по отношению к рК) лучше противостоят добавлению щелочи. Буферная ёмкость по кислоте и по щёлочи Буферные растворы, у которых рН > рК, (более щелочное по отношению к рК) имеют большую буферную емкость по кислоте. Буферные системы крови Из кишечника и тканей в кровь при обмене веществ постоянно поступают различные кислоты: угольная, молочная, масляная… и, в меньшей степени, основания: аммиак, креатин. Благодаря наличию буферных систем, рН крови остается постоянным 7.4 ± 0.04 В организме человека в спокойном состоянии ежесуточно образуется количество кислоты, эквивалентное ≈ 30 л 1 н НСI !!!! Защитные функции по поддержанию постоянства рН выполняют 4 буферные системы: Бикарбонатная Фосфатная Белковая Гемоглобиновая ДЫХАТЕЛЬНЫЙ АЦИДОЗ Избыток СО2 (вследствие понижения легочной вентиляции по сравнению с нормой) Причины: нарушение регуляции дыхания при травмах и опухолях мозга, кровоизлияниях в мозг введение транквилизаторов (барбитуратов) отравление морфином, алкоголем пневмония, отек легких, попадание инородных предметов в дыхательный тракт Здоровые легкие ребенка Легкие при пневмонии Щелочной резерв крови Число мл СО2, содержащееся в 100 мл крови (главным образом в виде гидрокарбонатов НСО3-) Норма: 50-70 % (по объему) или 25-30 ммоль/л |