Работа 8. Буферные системы
Нормальная жизнедеятельность организма невозможна без поддержания постоянных характеристик (температура, давление, концентрация веществ) во внутриклеточных и тканевых жидкостях организма. Значительные изменения рН любых биологических систем и особенно крови могут привести к гибели всего организма. Отсюда понятна огромная важность для организма поддержания величины рН в заданных природой пределах. В процессе обучения студент-медик с темой «буферные системы» встречается при изучении следующих предметов: биохимии, микробиологии, биологии, гистологии, нормальной анатомии, патологической физиологии, гигиены труда и питания, оперативной хирургии, факультативной терапии и пр. В практической работе знания, полученные по этой теме, могут быть использованы в случае нарушения кислотно-щелочного равновесии при различных сердечно-сосудистых заболеваниях. При ишемической болезни сердца закономерным является возникновение ацидоза (сдвиг рН в кислую сторону).
Исследования смещения кислотно-щелочного равновесия при заболеваниях печени (цирроз) и т.д. показали на смещение рН в щелочную область (алкалоз).
Кислотно-щелочное равновесие внутренних сред организма определяет в ряде случаев восприимчивость организма к инфекционным заболеваниям.
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:
Освоить расчет состава буферных растворов с заданным рН. Научиться готовить буферные растворы. Овладеть практическими навыками измерения рН потенциометрическим методом и определения буферной емкости растворов.
ЗАДАНИЕ:
Выполните два лабораторных опыта и составьте отчет.
1. Рассчитайте состав (объем соли и кислоты) для приготовления 60 мл ацетатного буферного раствора с заданным значением рН.
2. Приготовьте и определите рН буферного раствора.
3. Определите буферную емкость приготовленного раствора по кислоте и по основанию.
Методические указания к выполнению работы:
ОПЫТ 1. Приготовление и определение рН буферного раствора
1. Рассчитайте объемы 0, 1 М растворов уксусной кислоты и ацетата натрия, необходимые для приготовления 60 мл буферного раствора с заданным значением рН. Расчетная формула:
, Vc
= 60 – Vk, Сc
= Сk
По таблице
антилогарифмов найдите величину
,
а затем рассчитайте Vk
и Vc.
Результаты проверьте у преподавателя.
2. Приготовьте 60 мл буферного раствора. С помощью бюретки налейте в стакан рассчитанные объемы 0,1 М раствора уксусной кислоты и 0,1 М раствора ацетата натрия. Общий объем смеси составляет 60 мл. Содержимое стакана перемешайте стеклянной палочкой.
3. Определите рН приготовленной буферной системы на рН-метре. В чистый стакан налейте 30 мл приготовленного раствора и определите с помощью рН-метра значение рН буферной системы. Раствор вылейте обратно в стакан. ВНИМАНИЕ! Буферный раствор сохраните для опыта 2.
ВЫВОДЫ:
1. Результаты расчетов и измерений занесите в таблицу 8.
Таблица 8
рН буферной системы |
Данные расчета |
|||||
задано |
рН по прибору |
ΔрН |
|
|
Vk, мл |
Vc, мл |
|
|
|
|
|
|
|
2. Поясните причину отклонений рН от заданного значения.
ОПЫТ 2. Определение буферной емкости по кислоте и основанию
В один чистый стакан с помощью мерного цилиндра налейте 30 мл приготовленного буферного раствора и добавьте из бюретки 3 мл 0,1 М раствора соляной (азотной) кислоты. В другой стакан отмерьте тоже 30 мл буферного раствора и добавьте 3 мл 0,1 М раствора гидроксида натрия. Содержимое каждого стакана перемешайте и определите рН на рН-метре. Результаты занесите в таблицу 9. По полученным данным рассчитайте буферную емкость по кислоте и основанию. Результаты расчета занесите в таблицу 9. Формула расчета:
,
где: νэ – число моль эквивалентов кислоты или основания;
V - объем буферного раствора, л.
Таблица 9
№ пп |
рН буферной системы |
рН после до-бавления щелочи |
рН после до-бавления кислоты |
ΔрН |
νэ кислоты или щелочи
|
соотношение νс/νк |
В по кислоте или по основанию |
1. |
|
|
///////////// |
|
|
|
|
2. |
|
///////////// |
|
|
|
|
|
ВЫВОДЫ:
1. Дайте подробный расчет буферной емкости по кислоте и основанию.
2. Какая буферная емкость больше (по кислоте или основанию) и почему?
3. Напишите уравнения реакций, отражающих механизм буферного действия.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Понятие буферных систем, их состав и классификация.
2. Расчет рН и рОН буферного раствора.
3. Механизм буферного действия систем.
4. Факторы, влияющие на величину рН буферного раствора.
5. Буферная емкость.
6. Факторы, влияющие на буферную емкость.
7. Буферные системы в организме человека и их соотношение в норме.