VI. Буферная ёмкость – мера устойчивости буферного раствора.

Разные буферные растворы из области буферного действия не в равной мере эффективно противостоят изменению рН в результате добавок сильной кислоты или щёлочи. Мерой устойчивости буферного раствора к указанным выше внешним воздействиям является его буферная ёмкость.

Буферной ёмкостью раствора с заданным значением рН называется число молей эквивалентов сильной кислоты или щёлочи, которые нужно добавить к 1л этого раствора, чтобы изменить его рН на единицу и обозначается:

по кислоте В_к , моль Н⁺ /л буф. р-ра;

по щёлочи В_щ , моль ОН^- /л буф. р-ра.

Буферная ёмкость раствора зависит как от исходного значения рН раствора, так и от абсолютных концентраций (количеств) кислоты и сопряжённого основания в нём. Заметим, что согласно уравнениям (3-5), величина рН буферного раствора определяется только отношением С₀/С_к = n₀/n_к и не зависит от абсолютных значений этих величин.

а) Зависимость буферной ёмкости от рН представлена на рисунке, из которого видно, что наиболее устойчивы растворы со значением рН близким к рК:

1) кислотный буфер.

2) основный буфер – форма зависимости сохраняется, а экстремум кривой приходится на значение рН = 14 - рК_b.

б) Увеличение абсолютных концентраций (количеств) компонентов буферного раствора с одним и тем же значением рН увеличивает их буферную ёмкость.

Если приготовить, например, три буферные системы, которые подчиняются приведённым ниже требованиям:

I II III

n_к^¢ < n_к^¢¢ < n_к^¢¢¢

n₀ ^¢ < n₀^¢¢ < n₀^¢¢¢ ,

причём

то согласно уравнению (4) эти растворы будут иметь одинаковые значения рН, но разную буферную ёмкость: В¢< В²< В²¢.

Экспериментальное определение буферной ёмкости связано с измерением рН буферного раствора на рН – метре до и после внесения добавки сильной кислоты или щёлочи к заданному объёму V_буф..

а) Для буферного раствора объёмом V_буф. измеряем рН^(нач.), вносим добавку кислоты

n(Н⁺) = С (1/nН_nX) × V_доб. (обычно вносят небольшой объём концентрированного раствора сильной кислоты, который практически не изменяет величину V_буф., т.е.

V_доб. << V_буф.), измеряем рН^(кон.) и определяем½рН ½= ½рН^(кон.) - рН^(нач.))½. Найденные величины подставляем в расчётную формулу: (11)

б) аналогично определяют буферную ёмкость по щёлочи:

(12)

Теоретический расчёт буферной ёмкости по кислоте для данного буферного раствора можно осуществить на основе уравнения (9), если положить в нём pH^(кон.) = рН^(нач.) – 1,и далее рассчитать величину добавки кислоты в количестве х моль, которая приводит к уменьшению рН на единицу в буферном растворе, содержащем первоначально n₀ и n_к моль сопряженных основания и кислоты. Далее эта добавка пересчитывается на 1 л буферного раствора:

В_к = х × 1000/V_буф.,

где V_буф, мл – объём буферного раствора содержащего n₀ и n_к моль сопряженных основания и кислоты.

Аналогично проводят расчёт буферной ёмкости по щёлочи с использованием уравнения (10), в котором полагают pH^(кон.) = рН^(нач.) + 1. Дальнейший расчёт аналогичен предыдущему.

VII. Основные буферные системы крови и их вклад в поддержание в ней протолитического гомеостаза (рН_плазмы._крови = 7,40 ± 0,04).

Из буферных систем организма наибольшей ёмкостью характеризуются буферные системы крови, которые распределены между эритроцитами и плазмой крови неравномерно. И в плазме, и в эритроцитах функционируют гидрокарбонатная и гидрофосфатная буферные системы. Только в плазме локализуется буферная система плазменных белков (альбуминов, глобулинов и др.). Гемоглобиновая буферная система находится только в эритроцитах. Из кишечника и тканей в кровь постоянно поступают различные кислоты (угольная, молочная, масляная и др.) и в меньшей степени основания (аммиак, креатин и др.). В организме человека в спокойном состоянии ежесуточно образуется количество кислоты, эквивалентное » 2,5 л концентрированной соляной кислоты. Тем не менее, благодаря наличию перечисленных выше буферных систем, рН крови поддерживается постоянным 7,40 ± 0,04.

Буферные системы плазмы крови	Относительный вклад, %	Буферные системы плазмы эритроцитов	Относительный вклад, %
Гидрокарбонатная НСО3^-, Н2СО3 Белковая (Prot)^-, HРrot Гидрофосфатная НРО4^2-, Н2РО4^-	35 7 1	Гемоглобиновая Hb^-, HHb; HbO2^-, НbO2 Гидрокарбонатная НСО3^-, Н2СО3 Гидрофосфатная НРО4^2-, Н2РО4^-	35 18 4
Общий	43	Общий	57