25.Протеолитическая теория кислот и оснований.

В основе данной теории лежит способность веществ отдавать или присоединять ион водорода Н⁺ (протон).

Кислота - молекула или ион, способная отдавать протон (донор-протон).

HCl Н⁺ + Cl^-

NH₄⁺ NH₃ + H⁺

Основание - молекула или ион способный присоединять протон (акцептор-протон).

OH^- + H⁺ H₂O

Кислоты отдавая протон превращаются в частицу стремящиеся его присоединить, которые называются - сопряженное основание.

Основание принимающее протон превращается в частицу, стремящуюся его отдать, которая называется - сопряженной кислотой.

Кислота сопряженное основание + Н⁺

Основание + Н⁺ сопряженная кислота.

Совокупность кислоты и его сопряженного основания, а так же основания его сопряженной кислоты, образуют сопряженную кислотно-основную пару.

Омфалиты - молекулы или ионы способный как отдавать, так и принимать протоны, способный вступить в реакции характерные как для кислот так и для и оснований. (Классический омфалит вода Н₂О).

Н₂О + HCl H₃O⁺ + Cl^-

H₂O + NH₃ NH₄⁺ + OH^-

Омфалитами так же являются ряд гидроксидов металлов (амфотерные основания), которые растворяются как в кислотах так и в щелочах.

Zn(OH)₂ + 2HCl ZnCl + 2H₂O

Zn(OH)₂ + 2NaCl Na₂[Zn(OH)₄]

К омфалитам так же относятся ряд биологически активных органических молекул, которые одновременно содержат функциональные группы ответственные за основные и кислотные свойства (аминокислоты, белки и др).

O

H₂N – CH₂ - C

O - H

В молекуле глицина за основные свойства ответственны аминогруппа NH₂, за кислотные - карбоксильная группа СООН.

В зависимости от рН среды в растворе глицина существует равновесие: в кислой среде (принимаемый протон выступает в качестве основания):

O

H₂N – CH₂ – C + Н⁺

O–H

О

H₃N⁺ - СН₂ – С

О – Н

В щелочной среде (отдаваемый протон выступает в качестве кислоты):

O

H₂N – CH₂ – C + ОН⁺

O – H

О

H₂N^- - СН₂ – С + Н₂О

О – Н

Общая, активная и потенциальная кислотность.

Содержание кислот в биологических жидкостях и в окружающей среде относятся к факторам влияющим на функционирование клеток, отдельных органов и организма в целом. Поэтому определение кислотности желудочного сока, крови, мочи относят к обязательным анализам, при диагностики заболевания.

Охрана окружающей среды так же требует постоянного контроля кислотности почвы, водоемов, осадков.

Кислотность подразделяется на:

Общую - [Н+]общ

Активную свободную - [Н+] акт

Потенциальную (связанною) - [ Н +]пот, которая измеряется в молл/л, в клинической практике в титрационных единицах.

Общая кислотность - концентрация ионов Н+ (свобод и связанных) присутствующих в растворе. Равна сумме нормальных концентраций всех кислот в растворе.

Общую кислотность определяют титрованием щелочью, в присутствие индикатора, точка эквивалентности которой (точкам перехода окраски) лежит в диапазон рН= 8-10 (слабощелочная среда). В качестве индикатора как правило используют фенолфталеин. (Титрование ведут до появления устойчивой, слабо розовой окраски).

Активные кислоты концентрации свободных ион Н⁺ присутствуют в растворах.

Ионы Н⁺ появляются как в результате диссоциации сильных кислот так и слабых, однако слабые кислоты, диссоциируют в незначительной степени и кроме того в присутствие сильных кислот их диссоциация подавляется, т.к в соответствии с принципами Леша-Терье равновесие смещается в сторону образования молекул слабой кислоты:

CH₃COOH CH₃COO^- + H⁺

Поэтому под активной кислотностью, понимают суммарную нормальную концентрацию присутствующие в растворе сильных кислот.

Эту кислотность определяет либо инструментальными методами (ионамеры, рН - метры), либо титрование сильной щелочью, в присутствии индикатора точка эквивалентности которая лежит в диапазоне рН 2-4.

Если в качестве индикатора использовать метилоранж то титрование ведут до перехода окраски с розовой на желтый.

Потенциал (связанная) кислотность - концентрация ионов Н⁺ связанных с молекулами или ионами, слабых кислот. Определяют, как разность между общей и активной кислотностью, равна суммарной нормальной концентрации слабых кислот.

Для определения всех типов кислотности титрование проводят сил щелочью в присутствие двух индикаторов (метиловокрасный (активная кислотность), фенолфталеина (общая кислотность)).

Отмечают 2 точки эквивалентности:

При рН 2-4 определяет активную кислотность;

При рН 8-10 определяет общую кислотность.

По разности между общей и активной кислотностью определяют потенциальную (связанную кислотность):

[H⁺]пот = [H+]общ – [H⁺]акт

рН

В биохимических исследования при определении кислотности желудочного сока в качестве сильных кислот выступает НСl в качестве связанной кислоты - соли белкового происхождения, нейтрализация которой протекает по уравнению:

[R-NH3⁺]Cl^- + OH^- R*NH₂ + H₂O + Cl^-

При определении концентрации белковых солей для нахождения общей кислотности используют индикатор ализаминсульфоновокислый точка перехода окраски которого лежит в диапазоне рН 5-6,8. Концентрацию солей находят по разности между общей и активной кислотностью.

К клинической практике. Кислотность желудочного сока выражают в клинических (титрационных (т.е)) единицах - число мл 0,1 молярного раствора (NaOH) которое необходимо затратить на титрование 100 мл отфильтрованного желудочного сока.

При выполнении лабораторных работ для перехода от объема щелочи затраченного на титрование к титрационным единицам необходимо затраченный объем умножить на 10.

В норме общая кислотность желудочного сока должна составлять 40-60 т.е. При язве повышенная кислотность, при инфекционных заболеваниях, гастрите, раке - пониженная. В норме активных кислот - 20-40 т.е