2. Материалы и методы

   1. Подготовка прибора к работе – электроды помещаются в дистиллированную воду на несколько минут (пока показания прибора не стабилизируются).

   2. Определяется крутизна водородной функции электродов прибора. Для этого используются буферные растворы с различными значениями pH (1,68; 3,56; 4,01; 6,85; 9,13), для каждого из которых измеряется величина потенциала электродной системы. После этого строится график экспериментальной зависимости потенциала φ от pH и определяется крутизна электродной функции в мВ/pH.

   3. Определение константы диссоциации слабой кислоты. Проводится титрование раствора 10 мл р-ра лимонной кислоты концентрации 0.1М. Измеряется исходная величина pH, а затем добавляется последовательно по 0.5 мл раствора NaOH (0.1M) с фиксацией значений pH, пока они не превысят значение 7.5. На основании полученных данных определяются константы диссоциации исследуемой кислоты.

   4. Определение буферной емкости растворов. Проводится титрование 10 мл фосфатного буфера концентрации 0.1М: а) соляной кислотой и б) щелочью NaOH в последовательности, описанной в п.2.3. Титрование прекращается тогда, когда рН раствора изменяется ровно на 1. Аналогично титруется 10 мл фосфатного буфера концентрацией 0.05 М. Далее вычисляется буферная емкость растворов согласна утверждению, что буферная емкость - это количество кислоты или щелочи (моль или ммоль), добавление которого к 1 л буферного раствора изменяет рН на единицу.

   5. Определение буферной емкости биологической жидкости на примере слюны. Проводится сбор слюны объемом 6 мл. Слюна разливается одинаковыми дозами в эппендорфы и центрифугируется в течение 20 мин на скорости 5000 об/с. Верхняя фракция собирается в пенициллиновый флакон с помощью микропипетки, при этом суммируется получившийся объем пробы. Проводится титрование образца слюны соляной кислотой концентрацией 0.1М, до тех пор, пока рН не сдвинется на 1. Буферная емкость слюны рассчитывается согласна определению, приведенному в п.2.4.

3. Результаты

   1. Определение крутизны водородной функции.

Таблица 1. Значения потенциала электродной системы для буферных растворов различных pH (значения pH растворов незначительно отличаются от рекомендованных в методике проведения эксперимента).

pH	φ, мв
1,93	301,3
4,31	166,1
6, 98	2,8
10,07	-176,2

График 1. График экспериментальной зависимости потенциала φ от pH.

График и уравнение позволяют сделать вывод о том, что прибор работает исправно.

2. Определение константы диссоциации слабой кислоты.

Таблица 2. Определение константы диссоциации лимонной кислоты

pH р-ра	V(NaOH)	tgα=ΔV/ΔpH	pH р-ра	V(NaOH)	tgα=ΔV/ΔpH
2,5	0	-	4,90	6	3,13
2,86	0,5	1,39	5,04	6,5	3,57
3,13	1	1,85	5,23	7	2,63
3,33	1,5	2,50	5,40	7,5	2,94
3,50	2	2,94	5,56	8	3,13
3,66	2,5	3,13	5,76	8,5	2,50
3,82	3	3,13	5,93	9	2,94
4,01	3,5	2,63	6,13	9,5	2,50
4,19	4	2,78	6,31	10	2,78
4,37	4,5	2,78	6,52	10,5	2,38
4,57	5	2,50	6,72	11	2,50
4,74	5,5	2,94	7,09	11,5	1,35
			10	12	0,17

Выявлены 5 значений pH, при которых наблюдается константа диссоциации ­— из них два расположены рядом (3,66 и 3,82), поэтому вычисляется среднее между ними.

График 2. Кривая титрования слабой кислоты (0.1М раствора лимонной кислоты) 0.1М раствором NaOH.

3. Определение буферной емкости растворов

Таблица 3. Титрование 10 мл фосфатного буфера (0.1М) соляной кислотой

V кислоты (мл)	pH р-ра
0	7,02
0,5	6,89
1	6,78
1,5	6,67
2	6,53
2,5	6,34
3	6,12
3,5	5,96

Таблица 4. Титрование 10 мл фосфатного буфера концентрацией 0.05М щелочью

V кислоты (мл)	pH р-ра
0	7,12
0,5	7,30
1	7,49
1,5	7,69
2	7,96
2,5	8,48

Таблица 5. Титрование 10 мл фосфатного буфера (0.1М) щелочью

V щелочи (мл)	pH р-ра
0	7,0
0,5	7,06
1	7,12
1,5	7,19
2	7,26
2,5	7,3
3	7,38
3,5	7,44
4	7,52
4,5	7,59
5	7,6
5,5	7,66
6	7,73
6,5	7,81
7	7,86
7,5	7,91
8	7,98
8,5	8,06

Таблица 6. Титрование 10 мл фосфатного буфера концентрацией 0.05М соляной кислотой

V щелочи (мл)	pH р-ра
0	7,13
0,5	6,99
1	6,84
1,5	6,64
2	6,39
2,5	5,91

Таблица 7. Титрование 4,5 мл слюны соляной кислотой

V кислоты (мл)	pH р-ра
0,025	7,12
0,035	6,91
0,05	6,72
0,06	6,5
0,07	6,38
0,075	6,14

Таблица 8. Буферные емкости растворов.

Титруемый раствор	Титрант	Буферная емкость (моль/л)
0.1М Буферный р-р	0.1М HCl	0.026
0.1М Буферный р-р	0.1М NaOH	0,046
0.05М Буферный р-р	0.1М HCl	0,02
0.05М Буферный р-р	0.1М NaOH	0,02
Слюна	0.1М HCl	0,0017

4. ВЫВОДЫ

   1. Полученное значение (58.7 мВ/pH) крутизны водородной функции согласуется с литературными данными (58 мВ/pH), это означает, что прибор откалиброван правильно и на нем можно выполнять необходимые измерения.

   2. Полученные характеристики лимонной кислоты частично близки к значениям, приведенным в литературе (3,13; 4,77; 6,39). В эксперименте были получены 4 значения: 3,74 (как среднее между значениями 3,66 и 3,82); 5,04; 5,56; 6,31. Значения, полученные экспериментально, могут отличаться от табличных по причине того, что условия не идеальные — в реальном растворе существует фактор электростатического взаимодействия ионов, существуют несовершенность титрования и погрешность в измерениях , а также ограничения по чувствительности конкретного прибора. 

   3. Буферная емкость фосфатного буфера, при разведении его в 2 раза, уменьшается. Это обусловлено тем, что добавление небольших количеств кислоты или щелочи к более концентрированному раствору не вызовет существенного изменения концентраций его компонентов (а значит и их соотношения) по сравнению с добавлением такого же количества титранта в раствор с меньшей концентрацией.

Из буферных растворов с одинаковым суммарным содержанием химического количества их компонентов наибольшей емкостью будут обладать те, которые составлены из равного числа молей слабой кислоты и её соли или слабого основания и его соли. Мы же имеем дело с фосфатным буфером, кислотная и щелочная части которого берутся не в равных количествах, соответственно, значения буферной емкости по основанию и кислоте отличаются друг от друга. 

Кроме того, наблюдается разница в величине уменьшения значений в зависимости от добавления кислоты или щелочи. Если при титровании щелочью она снижается ровно в 2 раза (для 0.05М раствора по отношению к 0.1М), то при титровании кислотой уменьшение не такое значительное – примерно в 1.3 раза меньше для 0.05М раствора по отношению к 0.1М.

4. Нормальная буферная емкость слюны составляет 4,45-4,65 ммоль/л (HCl). Буферная емкость исследуемой слюны составила всего 1,7 ммоль/л, что является низким по отношению к норме значением. Такое значение может быть обусловлено тем, что собранная слюна не является стимулированной (прием пищи испытуемым был задолго до проведения эксперимента). Кроме этого, такое отклонение может свидетельствовать о нарушениях функциональности слюны и заболеваниях полости рта.