вопросы по химии 34,35,15

Вопрос 34

Буферные растворы-растворы,pH которых не изменяется при добавлении к ним небольшого количества сильных кислот, щелочей а так же при разведении.

Классификация:

1 тип БР

а)ацетатный-CH3COOH,CH3COONA

б)фосфатный-NAH2PO4,NA2HPO4

в)бикарбонатный-H2CO3,NAHCO3

г)белковый-PtCOOH,PtCOONA

д)гемоглобиновый- HHb,KHb

е)оксигемоглобиновый- HHbO2,KHbO2

2 тип БР

а)аммиачный-NH4OH,NH4Cl

Группы:

1.БР из слабой кислоты и ее аниона-HA/A CH3COOH/CH3COO,где A-кислотный остаток

2.БР из слабого основания и его катиона-B/BH(NH4OH/NH4)

3.БР из аниона кислой и средней соли или из анионов 2х кислых солей H2PO4/HPO4

4.БР из ионов и молекул амфолитов(белковые БС, гемоглобиновые и оксигемоглобиновые)

Механизм действия БС:

1.Если добавить сильную кислоту, то ионы Н соединятся с анионами с образованием слабого электролита и реакция среды при этом не меняется: CH3COONa+HCl=CH3COOH+NaCl

CH3COO+H=CH3COOH

pH раствора не изменится, т к сильная кислота заместится эквивалентным количеством слабой кислоты

2.Если добавить сильное основание ,ионы ОН будут взаимодействовать с ионами Н, которые содержатся в небольшом количестве, вследствие диссоциации кислоты с образованием Н2О. Повышается концентрация ионов СH3COO, что приводит к смещению равновесия процесса диссоциации H3COOH влево. рН не изменяется: CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O

CH3COOH+OH=CH3COO+H2O.

Значение рН: т к БР содержат слабые электролиты ,то процессу диссоциации можно применить закон действующих масс: CH3COOH=CH3COO+H ,CH3COONa=CH3COO+Na

Kд(CH3COOH)=[CH3COO][H]/[CH3COOH] Т.к концентрация ионов CH3COO велика, процесс диссоциации CH3COOH сдвинут влево. Концентрация недиссоциированнных молекул CH3COOH равна общей концентрации кислоты в БР.

Для БС 1 типа: H=кислота/соль рН=рК+lg соль/кислота,для БС 2 типа:рН=14-рК-lgсоль/основание – это уравнение Гендерсона-Гассельбаха

рН БР определяется соотношением кислоты и соли в растворе и не зависит от разбавления, т к при изменении V раствора концентрация каждого компонента изменяется в одинаковое число раз,а их соотношение остается постоянным.

Зона буферного действия:     Рабочий участок буферной системы, т. е. способность противодействовать изменению рН при добавлении кислот и щелочей, имеет протяженность приблизительно одну единицу рН с каждой стороны от точки рН = рК_а. Вне этого интервала буферная емкость быстро падает до 0. Интервал рН = рК_а ± 1 называется зоной буферного действия.

Буферная Емкость –способность БР сохранять рН при добавлении сильных кислот или щелочей, не беспредельна и ограничена величиной-БЕ.За единицу БЕ принята емкость такого БР для изменения рН которого на единицу, требуется введение сильной кислоты или щелочи в количестве 1 моль эквивалента на 1 литр БР.

БЕ рассчитывается по кислоте и щелочи(моль/литр)

1.В(к)=n(k)/(pH0-pH1)*v(БР)

n(k)=C(k)*V(K)

B(щ)=n(щ)/(pH1-pH0)*V(БР)

Зависимость БЕ от различных факторов:

1.Природы и общей концентрации компонентов БР

2.От соотношения их концентраций:чем выше концентрация компонентов и чем ближе отношение кислота/соль, тем больше БЕ.

Вопрос 35

БС крови- физиологические системы и механизмы, обеспечивающие  кислотно-основное равновесие в крови.

Гидрокорбанатная БС:характеризуется равновесием молекул слабой угольной кислоты и образующимися при ее диссоциации гидрокарбонат-ионами.Угольная кислота образуется при взаимодействии растворенных в плазме крови CO2,H2O

CO2+H2O=H2CO3. Величина рН зависит от концентрации свободно растворенной в крови H2CO3 и кислоты, связанной в ион HCO3.

pH=pK+lgNaHCO3/H2CO3

при нормальном значении рН крови=7.36.Соотношение HCO3/H2CO3=20:1

При поступлении в кровь например молочной кислоты гидрокорбанат их нейтрализует,а избыток CO2 выводится через легкие. Соотношение HCO3/H2CO3, следствии рН крови не меняется. Вследствие того, что концентрация HCO3 в крови значительно превышает концентрацию углекислоты, БЕ этой системы выше по кислоте и составляет 40мм/л и 1-2мм/л.

У гидрокарбонатной Бс наибольшая взаимосвязь со всеми остальными БС.

Нарушение любой БС сказывается на на гидрокарбонатной БС.

ФосфатнаяБС: состоит из слабой кислоты H2PO4 и сопряженного основания HPO4. В основе ее действия лежит равновесие.H2PO4=HPO4+H

Она способна сопротивлению изменения способна сопротивлению изменения рН в интервале 6.2-8.2, т е обеспечивает значимую долю БЕ крови.

Отношение HPO4/H2PO4 в клетках крови=4:1,поэтому БС имеет более высокую емкость по кислоте, чем по щелочи. Эта система менее мощная,но играет решающую роль в биологических средах-моче, соке пищеварительных желез.

ГемоглобиноваяБС: Самая мощная буферная система крови (в 9 раз мощнее бикарбонатной), на долю которой приходится 75 % всей буферной ёмкости крови.Гемоглобиновый буфер является разновидностью белковой БС и состоит из 2х форм:

1.транспортная-перенос 02 и выброс СО2

2.поддерживающая рН внутри эритроцитов,а в результате и в крови в целом.

Данный буфер представлен несколькими подсистемами:КНb/HHb,HHb/HHbO2,KHbO2/HHbO2.Пара HHb/HHbO2 являются основой в работе гемоглобинового буфера.Соединение HHbO2 является более сильной кислотой по сравнению с угольной кислотой, HHb-более слабая кислота, чем угольная.Установлено, что HHbO2 в 80 раз легче отдает ионы водорода, чем HHb.

Работа гемоглобинового буфера связана с дыхательной системой(газообмен в легких и тканях).Происходит совместное действие гемоглобиновой и гидрокорбонатной БС:

1.в капилярах большого круга кровообращения оксигемоглобиновая диссоциирунти отдает О2 тканям HHbO2=HHb+O2. В следствие восстановившийся гемоглобин является более слабой кислотой, снижается степень диссоциации кислотных групп гемоглобина и уменьшается отдача ионов Н в среду, но активная реакция среды (рН) не меняется, т к из тканей в кровь поступает СО2. Под действием угольной ангидразы СО2 превращается в Н2СО3,при этом происходит одновременный процесс диссоциации.Н2СО3-Н+НСО3.Образуются ионы Н, связанные в эритроцитах с восстановленным гемоглобином, который освобождает часть связанных ионов К: КНb+H=HHb+K.Часть ионов НСО3 образуют с ионами К соединение КНСО3,другая часть ионов НСО3 переходит в плазму, где образуется NAHCO3.Из плазмы в обмен на ионы НСО3 в эритроциты переходят ионы CI, которые с ионами К образуют КCI.В легочных капилярах через легочную мембрану по градиенту парциального давления О2 переходит в плазму и эритроциты, при этом происходит оксигенация гемоглобина: HHb+O2=HHbO2=H+HbO2. Ионы Н связаны с гидрогорбанат-ионами, а ионы К с гемоглобином.H+HCO3=H2CO3,K+HbO2=KHb.Угольная кислота под действием карбоангидразы разлагается на СО2 и Н2О.Образованный СО2 переходит из эритроцитов в плазму, диффундирует в легкие и удаляются с выделением воздуха. В следствие понижается концентрация НСО3 в плазме крови ,из эритроцитов в плазму переходят ионы СI, где связываются с ионами NA.В результате соотношение в артериальной крови НСО3/Н2СО3 остается оптимальным (20:1)

Белковая БС: состоит из остатка аминокислоты, которая содержит NH2 группы, слабый основной характер, и COOH группы со слабыми кислыми свойствами ,поэтому белки способны противодействовать подкислению среды. Белковая БС способна совместно работать с гидрокарбонатной БС:СО2+Н2О=Н2СО3=НСО3+Н(1), PtCOOH PtCOO+H(2)

1 и 2 тесно связаны:

1. при повышении концентрации СО2 происходит смещение равновесия 1 вправо,а реакции 2 влево, значит, что при повышении концентрации НСО3 происходит уменьшение концентрации PtCOO.Сумма концентраций остается неизменной.

2. При повышении концентрации ионов Н(при избытке молочной кислоты) обе эти реакции смещаются влево, образуя PtCOOH и CO2 ,избыток кот. Выводится через легкие.

Сравнительная буферная емкость различных БС:

1.Фосфатная буферная система составляет 5% от буферной емкости крови. В других тканях эта система является одной из основных. Для фосфатной буферной системы справедливо следующее уравнение:

Во внеклеточной жидкости, в том числе в крови, соотношение [НРО₄^2–]: [Н₂РО₄^–] составляет 4:1. Величина рК_Н2РО4– равна 6,86.В связи с низким содержанием в крови фосфатов емкость этой системы невелика.

Гемоглобиновая буферная система – самая мощная буферная система крови. Она в 9 раз мощнее бикарбонатного буфера; на ее долю приходится 75% от всей буферной емкости крови.

Гидрокарбонатная буферная система — основной буфер крови и межклеточной жидкости. Она составляет около половины буферной ёмкости крови и более 90% — плазмы и интерстициальной жидкости.  Система внешнего дыхания поддерживает оптимальный уровень рС0₂ крови (и как следствие — концентрацию Н₂С0₃), а почки — содержание аниона НС0₃-. Именно это обеспечивает функционирование системы НС0₃-/Н₂С0₃ в качестве эффективного и ёмкого буфера внеклеточной среды даже в условиях образования большого количества нелетучих кислот.

Белковая буферная система имеет меньшее значение для поддержания КОР в плазме крови, чем другие буферные системы. (около 7% буферной емкости крови). 

Белки образуют буферную систему благодаря наличию кислотно-основных групп в молекуле белков: белок–Н⁺ (кислота, донор протонов) и белок(сопряженное основание, акцептор протонов). Белковая буферная система плазмы крови эффективна в области значений рН 7,2–7,4.

Вопрос 15