Степень гидролиза

Степень гидролиза (h) – это отношения числа молекул, подвергшихся гидролизу к общему числу растворенных молекул соли.

c₁

h = ----- * 100%

c

Степень гидролиза зависит:

а) от температуры при повышении температуры степень гидролиза увеличивается, т.к. диссоциация воды с повышением температуры возрастает, вследствие чего усиливается взаимодействие ионов соли с ионами воды.

б) от концентрации (разбавлении) раствора, чем меньше концентрация (больше разбавление), тем больше степень гидролиза.

Усиление гидролиза (смещение равновесия вправо - может произойти полный гидролиз по всем ступеням, хотя обычно он не идет до конца):

• При нагревании;

• При разбавлении;

• При удалении одного из продуктов гидролиза, например, если образуется кислота, то нужно добавить щелочь и связать катионы водорода в воду.

Подавление гидролиза (смещение равновесия вправо):

• Охлаждение раствора;

• Увеличение концентрации раствора;

• Добавление одного из продуктов гидролиза, например, одноименного иона.

Рис.15. Хранение раствора натрия

гидрокарбоната в склянках темного стекла.

Жидкие лекарственные средства хранят изолированно в защищенном от света месте, при температуре в пределах от 0 °С до 40 °С (предохраняя от гидролиза).

Гидролизу подвергаются не только соли, но и органические соединения – сложные эфиры и амиды карбоновых кислот. Например,

СН₃СООС₂Н₅ + Н₂О -----› СН₃СООН + С₂Н₅ОН

этилацетат уксусная этанол

кислота

СН₃СОNН₂+ Н₂О -----› СН₃СООН + NН₃

ацетамид уксусная

кислота

7. Буферные растворы

Буферные растворы (англ. -  buffer, от buff — смягчать удар) — растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов.  рН буферных растворов мало изменяется при прибавлении к ним небольших количеств сильного основания или сильной кислоты, а также при разбавлении и концентрировании.

Буферные растворы находятся в водах мирового океана, почвенных растворах и живых организмах. Эти системы выполняют функции регуляторов, поддерживающих активную реакцию среды при определенном значении, необходимом для успешного протекания реакций обмена веществ. Буферные растворы классифицируются на кислотные и основные. Примером первых может быть ацетатная буферная система (СН₃СООН + CH₃COONa):

СН₃СООН + Н₂О ↔ Н₃О⁺ + СН₃СОО^-

СН₃СООNa → Na⁺ + CH₃COO^-

вторых — аммиачная (NH₄OH + NH₄Cl):

NH₃ + H₂O ↔ OH^- + NH₄⁺

NH₄Cl → Cl^- + NH₄⁺

Различают естественные и искусственные буферные растворы. Естественным буферным раствором является кровь. Она содержит карбонатную, фосфатную, белковую, гемоглобиновую буферные системы. Искусственным буферным раствором может быть ацетатный буфер, состоящий из СН₃СООН.

В крови постоянство водородного показателя рН (химический гомеостаз) поддерживается тремя независимыми буферными системами: бикарбонатной, фосфатной и белковой.

Карбонатная буферная система. Она определяется постоянством соотношения угольной кислоты и ее кислой соли, например: H₂CO₃ /NaHCO₃. Данное соотношение постоянно поддерживается в пропорции 1/20. В том случае, если в организме образуется или в него поступает сильная кислота (например, HCI) происходит следующая реакция:

NaHCO₃ + HC1→ NaC1 + H₂CO₃

При этом избыток NaC1 легко выделяется почками, а угольная кислота под влиянием фермента карбоангидразы распадается на воду и углекислый газ, избыток которого быстро выводится легкими. При поступлении во внутреннюю среду организма избытка щелочных продуктов (например, NaOH) реакция идет по-другому:

H₂CO₃ + NaOH → NaHCO₃ + H₂O

Уменьшение концентрации угольной кислоты компенсируется снижением выведения углекислого газа легкими.

Фосфатная буферная система действует за счет поддержания постоянства соотношения одно- и двуметаллической соли фосфорной кислоты. В случае натриевых солей (дигидрофосфата и гидрофосфата натрия) это соотношение выглядит следующим образом: NaH₂PO₄ / Na₂HPO₄, и поддерживается в пропорции 1/4. При взаимодействии этой системы с кислыми продуктами образуется дигидрофосфат натрия и хлорид натрия:

NaH₂PO₄+ НС1 → Na₂HPO₄ + NaC1

А при реакции со щелочными продуктами образуется однозамещенный гидрофосфат натрия и вода:

Na₂HPO₄+ NaOH → NaH₂PO₄+ Н₂О

Избытки продуктов обеих реакций удаляются почками.

Белковая буферная система способна проявлять свои свойства за счет амфотерности белков, которые в одном случае реагируют со щелочами как кислоты (в результате реакции образуются щелочные альбумины), а в другом – с кислотами как щелочи (с образованием кислых альбуминов).

СООН + NaOH → СООNa+ Н₂О

Б ЕЛОК

NH₂ + HC1 → NH₄C1

Гемоглобиновая буферная система в значительной степени обеспечивает буферную емкость крови. Это связано с тем, что оксигемоглобин (HbО₂) является гораздо более сильной кислотой, чем восстановленный гемоглобин (Hb). В венозных капиллярах в кровь поступает большое количество кислых продуктов распада, она обогащается углекислым газом, что сдвигает ее реакцию в кислую сторону. Но одновременно в этих же участках микроциркуляторного русла происходит восстановление гемоглобина, который, становясь при этом более слабой кислотой, отдает значительную часть связанных с ним щелочных продуктов. Последние, реагируя с угольной кислотой, образуют бикарбонаты.

Концентрация водородных ионов в крови, которая определяется как рН крови, является одним из параметров гомеостаза; колебания в норме возможны в очень узких пределах от 7,35 до 7,45. Стоит отметить, что смещение рН за указанные пределы приводит к развитию ацидоза (смещение в кислую сторону) или алколоза (в щелочную сторону). Организм способен сохранять жизнедеятельность, если рН крови не выходит за пределы 7,0-7,8. 

Буферные системы используют в химическом анализе.

Например, аммиачный буфер (рН = 9) применяют для открытия катионов и анионов (проведение качественных реакций):

открытие катиона магния (или фосфат – иона):

NH₄C1

MgSO₄ + Na₂HPO₄ + NH₄OH ---------------› MgNH₄PO₄↓ + Na₂SO₄ + H₂O

аммония-магния фосфат

белый осадок

открытие катиона кальция:

NH₄C1,70C

СаС1₂ +К₄[Fe (CN)₆]+2NH₄OH --------------›Ca(NH₄)₂[Fe(CN)₆]↓+2KC1+2KOH

аммония-кальция гексацианоферрат (II)

белый осадок

Аммиачный буферный раствор используют для количественного анализа по методу комплексонометрии. Этот раствор поддерживает рН=10, в этих условиях проводят титрование с индикатором КХТС (кислотный хромовый темно-синий). С аммиачным буфером определяют количественное содержание Са²⁺ , Мg²⁺, Zn²⁺ и другие.

Также аммиачный буферный раствор применяют при осаждении карбонатов бария, стронция, кальция и отделения их от ионов магния; при осаждении сульфидов никеля, кобальта, цинка, марганца, железа; а также при выделении гидроокисей алюминия, хрома, бериллия, титана, циркония, железа и т.п.

Ацетатный буферный раствор (рН = 5) применяют при осаждении осадков, неосаждаемых в кислых или щелочных растворах. Вредное влияние кислот подавляет ацетат натрия, который вступает в реакцию с сильной кислотой.

Например, в ионной форме Н⁺ + СН₃СОО^- → СН₃СООН.

Формиатный буферный раствор (НСООН + НСООNа; рН = 2) применяют при отделении ионов цинка, осаждаемых в виде ZnS в присутствии ионов кобальта, никеля, марганца, железа, алюминия и хрома.

Фосфатный буферный раствор (рН = 8) используют при проведении многих реакции окисления-восстановления.

Для успешного применения буферных смесей в целях анализа необходимо помнить о том, что не всякая буферная смесь пригодна для анализа. Буферную смесь выбирают в зависимости от ее назначения. Она должна удовлетворять определенному качественному составу, а ее компоненты должны присутствовать в растворе в определенных количествах, так как действие буферных смесей зависит от соотношения концентрации их компонентов.

Рис.16. Ацетатный буферный раствор