Растворы электролитов. Буферные растворы. Лекция 4

4.1 Сильные и слабые электролиты
4.2. Кислотность водных растворов и биологических жидкостей.

4.1. Электролиты – это вещества, диссоциирующие в растворах на ионы. К

К слабым электролитам относятся соединения, частично (обратимо) диссоциирующие в водных растворах:

а)

Равновесие между молекулами и ионами в растворе описываются с помощью констант

Константы диссоциации кислот называются константами кислотности Ka, а константы диссоциации оснований

Слабые электролиты подчиняются закону разбавления Оствальда:

при разбавление раствора водой степень электролитической

Сильные электролиты - это соединения, полностью диссоциирующие в водных растворах (α

Из-за высокой концентрации ионов в растворе сильного электролита создается электромагнитное поле,

В растворе сильного электролита вокруг каждый ион окружен ионной атмосферой, состоящая

Во внешнем электрическом поле ион и его атмосфера приобретают разнонаправленное движение,

Концентрация ионов, рассчитанная по электропроводности, меньше, чем их истинная концентрация. «Кажущаяся»

а) удерживают воду в виде гидратов;
б) создают осмотическое давление биологических жидкостей.

в) влияют на растворимость биологически активных соединений. В разбавленных растворах наблюдается

4.2 Кислотность является важной характеристикой как водных растворов, так и биологических

Для характеристики кислотности используется водородный показатель (рН) :
рН = -

Реже для характеристики реакции среды используется гидроксильный показатель (рОН):
рОН =

Для одного раствора
рН + рОН = 14

В кислой среде:
[H+] > [OH-]
рН < 7, рОН > 7
В щелочной

Шкала рН

[Н+],M

pH

1 10-5 10-7 10-9 10-14

0 5 7

Кислотность биологических жидкостей человека

Для биологических жидкостей характерен кислотно-основной гомеостаз (постоянство значений рН), обусловленный действием

Нарушение кислотно-основного равновесия приводит:
к ацидозу – увеличение кислотности внутренней среды

Ацидоз

Респираторный

Метаболический

Гиповентиляция легких

CO2 + H2O ⇄ H2CO3

Сахарный диабет и некоторые другие заболевания

Избыточное

 Здоровая диета должна содержать 60% основных и 40% кислотных компонентов пищи. 

По результатам опроса, проведенного в 2011 году, студенты ГГМУбыли разделены на

Алкалоз

Гипервентиля-ция легких (неврастения)

Избыточное потребление щелочных продуктов

Опасность изменения рН связана
1) со снижением активности ферментов и гормонов, активных

3) с изменением скорости биохимических реакций, катализируемых катионами Н+.
При изменении

Коррекция ацидоза - внутривенное введение 4%-ного раствора NaHCO3: HCO3- + H+

Коррекция алкалоза-
внутривенное введение растворов аскорбиновой кислоты (5% или 15%).

4.3 Буферными называют растворы, рН которых не изменяется при добавлении небольших

Протолитическая теория кислот и оснований Бренстеда-Лоури (1923) объясняет механизм буферного действия.

Различают:
кислоты–молекулы (CH3COOH),
кислоты-катионы (NH4+),
кислоты–анионы (H2PO4-)

Каждая кислота сопряжена со своим основанием. Основание – это акцептор протонов.

Cопряженные пары кислот и оснований

СH3COOH ⇄ CH3COO- + H+
Кислота Сопряженное
основание

NH4+ ⇄ NH3 + H+
Кислота Сопряженное
основание

Поскольку буферный раствор содержит кислоту и сопряженное с ней основание, он

Классификация буферных растворов

Ацетатный буфер: СН3СООН/СН3СООNa
Механизм буферного действия
НCl + CH3COONa ⇄ CH3COOH

2) Слабое основание/его соль

Аммиачный буфер: NН3/NН4Сl
Механизм буферного действия
НCl + NH3 ⇄

3) Две кислые соли

Гидрофосфатный буфер : NаН2PO4/Nа2НPO4
Механизм буферного действия
НCl + Na2HPO4

4) кислая соль/средняя соль

Карбонатный буфер: NаНСO3/Nа2СO3
Механизм буферного действия
НCl + Na2СO3

Уравнение Гендерсона- Гассельбаха позволяет рассчитать рН буферного раствора:

рН =рКа - lg

Буферная емкость раствора (В, ммоль/л) - это количества сильных кислот или

Буферная емкость зависит:
от концентрации: чем выше концентрация раствора, тем больше его

Характеристиками биологических буферных систем являются:
Bк – буферная емкость по кислоте,
Bщ –

Из буферных систем организма наибольшей емкостью характеризуются буферные системы крови. Они

БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ КРОВИ
Плазма Эритроциты

гидрокарбонатный
гидрофосфатный

белковый (альбумины,
глобулины )

гемоглобин -
оксигемоглобин

Гидрокарбонатный (водокарбонатный) буфер:
H2CO3/HCO3-
ферм.
СО2 + Н2О ⇄ Н2СО3 ⇄ НСО3-+

В крови [HCO3] 40
[H2CO3] 1 избыток гидрокарбоната создает щелочной резерв

Гидрокарбонатный буфер связан со всеми буферными системами вне- и внутри-клеточных жидкостей.

Анализируя содержание НСО3- в крови можно диагностировать наличие дыхательных и метаболических

2. Гидрофосфатная буферная система Н2PO4-/HPO42-
Вк = 1-2 ммоль/л; Вщ =

Однако эта система играет решающую роль в других биологических жидкостях: в

3.Гемоглобин-оксигемоглобин: ННb/Нb-
ННb - слабая кислота
(Ка = 6,37·10-9)
Н+ + Нb- ⇄

HHb + O2⇄ HHbO2 (Ка = 1,17·10-7)
HHbO2/ HbO2-
H+ + HbO2-

Буферная система гемоглобин-оксигемоглобин обеспечивает 75% буферной емкости крови.

4. Белковая буферная система (альбумины, глобулины).
Белки являются амфотерными полиэлектролитами, существующими

COO- COO-
OH- + R - CH ⇄ R - CH

Вк (альбуминов) = 10 ммоль/л
Вк (глобулинов) = 3 ммоль/л
Белковые буферы содержатся

Буферные системы организма обеспечивают кислотно-основной гомеостаз человека.