- •Коллигативные свойства растворов
- •Давление насыщенного пара. Закон Рауля
- •Диффузия и осмос
- •Растворы электролитов
- •Биологическое значение осмотического давления
- •Эталоны решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Варианты задач для самостоятельного решения
- •Вариант №1
- •Вариант №2
- •Вариант №3
- •Вариант №4
- •Вариант №9
- •Вариант №10
- •Вариант №11
- •Вариант №12
- •Вариант №13
- •Вариант №14
- •Вариант №19
- •Вариант №20
- •Буферные системы
- •Типы буферных систем
- •Механизм буферного действия
- •Количественные характеристики буферных систем
- •1. РН буферных растворов.
- •2. Буферная емкость.
- •Биологическая роль буферных систем Буферные системы крови
- •Плазма крови
- •Эритроциты
- •Буферные системы слюны
- •Эталоны решения задач
- •Решение.
- •Решение.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Варианты задач для самостоятельного решения Вариант № 1
- •Вариант №2
- •Вариант №3
- •Вариант №4
- •Вариант №5
- •Вариант №6
- •Вариант №7
- •Вариант №8
- •Вариант №9
- •Вариант №10
- •Вариант №11
- •Вариант №12
- •Вариант №13
- •Вариант №14
- •Вариант №15
- •Вариант №16
- •Вариант №17
- •Вариант №18
- •Гетерогенные равновесия
- •Произведение растворимости (пр)
- •Условия образования и растворения осадка
- •Смещение гетерогенного равновесия
- •Биологическая роль гетерогенных равновесий
- •Эталоны решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Варианты задач для самостоятельного решения
- •Вариант №5
- •Вариант №6
- •Вариант №7
- •Вариант №8
- •Вариант №9
- •Вариант №10
- •Вариант №11
- •Вариант №12
- •Комплексные соединения
- •Строение комплексных соединений
- •Основные характеристики комплексных соединений
- •Классификация комплексных соединений
- •Природа химической связи в комплексных соединениях
- •Изомерия комплексных соединений
- •Номенклатура комплексных соединений
- •Ионные равновесия в растворах комплексных соединений
- •Разрушение комплексного иона
- •Хелаты и внутрикомплексные соединения
- •Комплексонометрия
- •Биологическая роль комплексных соединений
- •Металлопротеины
- •Витамины
- •Ферменты
- •Токсикологическая роль комплексообразования
- •Эталоны решения задач
- •Вопросы для самоконтроля
- •Варианты задач для самостоятельного решения Вариант №1
- •Вариант №2
- •Вариант №3
- •Вариант №4
- •Вариант №5
- •Вариант №6
- •Вариант №7
- •Вариант №8
- •Вариант №9
- •Вариант №10
- •Вариант №11
- •Вариант №12
- •Вариант №13
- •Вариант №14
- •Вариант №15
- •Вариант №16
- •Вариант №17
- •Вариант №18
Количественные характеристики буферных систем
Важнейшими характеристиками буферных систем являются pH и буферная емкость.
1. РН буферных растворов.
Для буферной системы I типа НА/A концентрацию ионов Н+ в растворе легко вычислить, исходя из константы диссоциации слабой кислоты (для простоты изложения вместо активностей ионов в выражении для будем использовать их концентрации):
НA ⇄ A + H+;
, |
|
отсюда:
. |
|
В присутствии второго компонента буферного раствора – сильного электролита – равновесие диссоциации слабой кислоты НA, согласно принципу Ле Шателье, смещено влево. Поэтому можно считать, что концентрация недиссоциированных молекул НA практически равна концентрации кислоты в буферном растворе, а концентрация ионов A равна концентрации соли.
В таком случае можно записать:
, |
(3) |
где С(кислоты) и С(соли) – молярные концентрации кислоты и соли.
Если равенство (3) прологарифмировать (взять отрицательный десятичный логарифм левой и правой частей уравнения), то получим:
. |
(4) |
Так, рН фосфатной буферной системы состава NaH2PO4/Na2HPO4 можно рассчитать по уравнению:
, |
|
где – показатель константы диссоциации фосфорной кислоты по второй ступени.
В случаях, когда требуется получить буферный раствор с задан-ным значением pH, используют уравнение:
, |
(5) |
где индексом «0» обозначены характеристики исходных растворов кислоты и соли, смешиванием которых получают требуемую буферную смесь.
Для буферной системы II типа В/ВН+, например аммонийной, гидроксидный и водородный показатели вычисляют по уравнениям:
, |
(6) |
, |
(6) |
где – показатель константы диссоциации основания.
В общем виде уравнение для расчета pH буферных систем выглядит следующим образом:
, |
(7) |
и называется уравнением Гендерсона-Гассельбаха.
Из уравнения Гендерсона-Гассельбаха следует, что:
1. Величина рН буферных растворов зависит от константы диссоциации кислоты или основания и от соотношения количеств компонентов, но практически не зависит от разбавления или концент-рирования растворов. Действительно, в этих процессах концентрации компонентов буферного раствора изменяются пропорционально, поэтому их соотношение, которое определяет значение рН буферного раствора, остается неизменным.
Если концентрации компонентов буферных растворов превы-шают 0,1 моль/л, то в расчетах необходимо учитывать коэффициенты активности ионов системы.
2. Показатель константы диссоциации слабого электролита опре-деляет область буферного действия раствора, т.е. тот интервал значе-ний водородного показателя, в котором сохраняются буферные свой-ства системы. Поскольку буферное действие продолжается, пока не израсходовано 90% компонента (т.е. его концентрация не уменьши-лась на порядок), то область (зона) буферного действия отличается от на 1 единицу:
;
.
Амфолиты могут иметь несколько зон буферного действия, каждая из которых отвечает соответствующей константе :
.
Таким образом, максимально допустимое соотношение компонентов раствора, при котором он проявляет буферное действие, составляет 10:1.
Пример 1. Можно ли приготовить ацетатный буфер с рН = 6,5, если уксусной кислоты равен 4,74?
Решение.
Поскольку зона буферного действия определяется как , для ацетатного буфера она находится в интервале значений рН от 3,74 до 5,74. Значение рН = 6,5 лежит за пределами зоны действия ацетатного буфера, поэтому на основе ацетатной буферной системы такой буфер приготовить нельзя.