Буферные растворы. Буферные растворы
 Скачать 20.52 Kb.
|
|
Буферные растворы – растворы, рН которых практически не изменяется при добавлении к ним небольших количеств кислот и оснований или при их разбавлении. Буферная емкость – то предельное количество (моль) сильной кислоты или щелочи, которое можно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы рН его изменился не более чем на единицу. Гидрокарбонатная буферная система (бикарбонатная) – основной буфер крови и межклеточной жидкости. Гидрокарбонатный буфер – система открытого типа, она ассоциирована с функцией внешнего дыхания и почек. Гидрокарбонатная буферная система представлена угольной кислотой (Н2СО3) и гидрокарбонатом натрия (калия), имеющим общий ион НСО3-. Этот ион в основном образуется при диссоциации гидрокарбоната и подавляет диссоциацию слабой угольной кислоты, которая легко диссоциирует: СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3- В норме соотношение «угольная кислота (Н2СО3)/гидрокарбонат (НСО3-)» поддерживается приблизительно на уровне 1:20. Это соотношение поддерживает рН на уровне 7,4. Механизм действия гидрокарбонатной буферной системы: Действие гидрокарбонатного буфера при попадании в него сильной кислоты или щелочи можно записать реакциями:   HCl + NaHCO3→ NaCl + H2CO3 CO2 H2O NaOH + H2CO3 → NaHCO3 + H2O При добавлении к системе сильной кислоты ионы Н+ взаимодействуют с анионами соли, образуя слабодиссоциирующую Н2СО3. Сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой кислоты, диссоциация которой подавлена. При добавлении щелочи гидроксил-ионы (ОН-) взаимодействуют с ионами Н+ угольной кислоты. Щелочь заменяется эквивалентным количеством соли, почти не изменяющей величину рН раствора. Составляет 7–9 % всей буферной емкости крови. Определение компонентов этой системы широко используется для диагностики расстройств кислотно-щелочного баланса, например при острых кишечных инфекциях. Фосфатная буферная система играет существенную роль в регуляции КОС внутри клеток, особенно – канальцев почек. Это обусловлено более высокой концентрацией фосфатов в клетках по сравнению с внеклеточной жидкостью. Фосфатный буфер состоит из двух компонентов: роль кислоты выполняет дигидрофосфат натрия (NaH2PO4),роль основания–гидрофосфат натрия (Na2HPO4). Принцип действия фосфатного буфера аналогичен гидрокарбонатному. Механизм действия фосфатной буферной системы: Диссоциацию компонентов буфера можно записать: NaH2PO4 ⇆Na H2PO4– Na2HPO4⇆ 2Na HPO4 2– При добавлении к этому буферу сильной кислоты образуется дигидрофосфат-ион: H++HPO42– ⇆H2PO4– Сильная кислота заменяется эквивалентным количеством H2PO4-. При добавлении щелочи к системе буфером окажется другая соль – дигидрофосфат Na: ОH–+ Н2PO4– ⇆НРО42– + Н2О Избыток гидроксид-ионов связывается в малодиссоциированную воду. Фосфатная буферная система составляет всего лишь1 % буферной емкости крови. Однако в тканях эта является одной из основных. Она играет роль в почечной регуляции кислотно-щелочного баланса, а также внутри клеток различных органов. Роль буферных растворов в химии и медицине Буферные растворы широко применяются в химическом анализе, биохимическом анализе для создания и поддержания определенного значения рН среды при проведении реакций. Буферные растворы обеспечивают постоянство биологических жидкостей и тканей. Главными буферными системами в организме являются гидрокарбонатная, гемоглобиновая, фосфатная и белковая. Причем, действие всех буферных систем взаимосвязано. Поступившие из вне или образовавшиеся в процессе обмена веществ ионы водорода связываются одним из компонентов буферных систем. Однако, при некоторых заболеваниях может происходить изменение значения рН крови. Смещение значения рН крови в кислую область от нормальной величины рН 7,4 называется ацидозом, в щелочную область – алкалозом. Ацидоз возникает при тяжелых формах сахарного диабета, длительной физической работе и при воспалительных процессах. При тяжелой почечной или печеночной недостаточности или при нарушении дыхания может возникнуть алкалоз. |