4Билетбуферные ратворы 4

1) Одним из важнейших свойств веществ внутренней среды организмов является постоянство pH, которое необходимо для сохранения оптимальных условий обменных процессов, происходящих в организме. Постоянство pH внутренних сред организма поддерживается наряду с физиологическими механизмами буферными системами.

Буферными называются системы, состоящие из двух сопряженных компонентов, способных до определенного предела противодействовать изменению pH при добавлении к ним некоторого количества сильной кислоты или щелочи, а также при разбавлении или концентрировании.

Способность буферных систем стойко сохранять постоянство значений pH называют буферным действием. Буферными свойствами обладают системы, состоящие из раствора слабой кислоты и ее соли с сильным основанием, или из раствора слабого основания и его соли с сильной кислотой.

Различают кислые и основные буферные системы. С точки зрения протолитической теории

кислыми называются буферные системы, состоящие из слабой кислоты и сопряженного с ней избытка основания, создаваемого солью этой кислоты. Примером кислой буферной системы служит ацетатный буфер: {CH₃COOH; CH₃COONa (в столбик).

Основными считаются буферные системы, состоящие из слабого основания и сопряженного с ним избытка кислоты, который создается солью этого основания. Примером основной буферной системы может служить аммиачный буфер: {NH₄OH; NH₄Cl.

Механизм буферного действия заключается в способности буферных систем поддерживать постоянство pH за счет того, что избыток протонов H⁺ или гидроксид-анионов OH^-, поступающих в организм, связывается буферными компонентами в слабодиссоциирующие соединения. Рассмотрим механизм буферного действия на примере ацетатного буфера:

{CH₃COOHCH₃COO^-+H⁺; CH₃COONaCH₃COO^-+Na⁺.

При добавлении соляной кислоты к ацетатному буферу происходит взаимодействие соляной кислоты с одним из компонентов, в частности, с ацетатом натрия CH₃COONa:

HCl+CH₃COONa= CH₃COOH+NaCl.

Т.е. избыточные протоны H⁺ соляной кислоты свяжутся в слабодиссоциирующую уксусную кислоту и pH почти не изменится.

Способность буферных растворов сохранять свои буферные свойства зависит от константы диссоциации и концентрации буферных компонентов. Эта зависимость выражается уравнением Гендерсона-Гассельбаха.

pH=pK+lg([CH₃COO^-]/[CH₃COOH]).

Буферная емкость показывает, сколько моль эквивалентов кислоты или щелочи нужно прибавить к 1 литру буферного раствора, чтобы изменить pH на единицу.

Буферная емкость зависит от концентраций буферных компонентов и от их природы. Наибольшей емкостью обладают концентрированные растворы, а с разбавлением буферная емкость уменьшается. Буферная емкость максимальна, если буферное отношение равно единице, а pH=pK.

несколько буферных систем. Рассмотрим буферные системы крови в порядке уменьшения их буферной емкости.

Гемоглобиновая буферная система {HHbH⁺+Hb^-; KHbK⁺+Hb^- обладает самой большой величиной буферной емкости. Действует в эритроцитах крови. Ее буферная емкость () составляет 75% от всей буферной емкости крови.

Оксигемоглобиновая буферная система {HHbO₂H⁺+HbO₂^-; KHbO₂K⁺+HbO₂^- имеет такую же величину буферной емкости, как и гемоглобиновая буферная система.

Белковая буферная система {Hprot; NaProt. Буферная емкость этой системы в 10 раз меньше, чем гемоглобиновой. Действует в плазме крови. Благодаря белковой буферной системе все клетки и ткани организма обладают буферным действием.

Эфиры глюкозы и фосфорной кислоты различной степени замещения {Г-PO₃Na₂; Г-PO₃NaH. Она способствует сохранению постоянства pH в организме.

Карбонатная буферная система {H₂CO₃H⁺+HCO₃^-; NaHCO₃Na⁺+HCO₃^-. Характеризует кислотно-щелочной резерв крови. Действует в плазме крови и в эритроцитах.

В медицине кислотно-щелочное равновесие организма оценивают с помощью уравнения Гендерсона-Гассельбаха, выведенного для карбонатного буфера:

pH=pK+lg([HCO₃^-]/[H₂CO₃]).

Опытным путем было найдено, что в крови здорового человека pK=6,11 и pH=7,34-7,36, рабочая формула крови человека: pH=6,11+lg([HCO₃^-]/[CO₂]).

Т.о., благодаря буферному действию вышеуказанных систем pH крови в норме практически не меняется, несмотря на поступление извне значительных количеств сильных кислот и щелочей.

2) Карбоновые кислоты - это вещества, которые в своем составе содержат карбоксильную группу.

Карбоновые кислоты классифицируют по количеству карбоксильных групп на:

1. одноосновные или монокарбоновые кислоты, содержащую одну карбоксильную группу:

НСООН – муравьиная кислота (метановая);

СН₃СООН – уксусная кислота (этановая);

СН₃СН₂СООН – пропионовая кислота (пропановая);

СН₃(СН₂)₂СООН – масляная кислота (бутановая);

СН₃(СН₂)₃СООН – валериановая (пентановая);

СН₃(СН₂)₄СООН - капроновая (гексановая);

2. Поликарбоновые кислоты, содержащие 2 или более карбоксильные группы:

Предельные дикарбоновые кислоты:

щавелевая (этандиовая) кислота; соли – оксалаты;

малоновая (пропандиовая) кислота; соли – малонаты;

янтарная (бутандиовая) кислота; соли – сукцинаты;

глутаровая (пентандиовая) кислота; соли – глутараты.

Непредельная бутендиовая кислота HOOC-CH=CH-COOH см. лекцию №2.

(гидр31,32,33,34)

В зависимости от наличия младших функциональных групп кислоты делятся на:

1. гидроксикислоты, содержащие группу –ОН:

молочная кислота; соли – лактаты;

яблочная кислота; соли - малаты;

лимонная кислота; соли – цитраты;

салициловая кислота.

(гидр35,36,37,38)

2. Кетонокислоты – это кислоты, содержащие карбонильную группу >С=О.

Пировиноградная кислота (ПВК), соли – пируваты.

Щавелево-уксусная кислота (ЩУК), соли – соли ЩУК.

Ацето-уксусная кислота, соли – соли ацетоуксусной кислоты.

(гидр39,40,41)

Особо выделяют группу высших жирных карбоновых кислот, входящих в состав липидов.

1. Предельные высшие жирные кислоты:

С₁₇Н₃₅СООН стеариновая кислота;

С₁₅Н₃₁СООН пальмитиновая кислота;

С₂₃Н₄₇СООН лигноцериновая кислота;

(гидр42) цереброновая кислота.

2. Непредельные высшие жирные кислоты:

С₁₇Н₃₃СООН олеиновая кислота;

С₁₇Н₃₁СООН линолевая кислота;

С₁₇Н₂₉СООН линоленовая кислота;

С₂₃Н₄₅СООН нервоновая кислота.