Вопрос 2)

Что такое рН растворов? Раскройте значение этого показателя для живых организмов.

Водородный показатель, pH — мера активности ионов водорода в растворе, которая количественно выражает его кислотность. Равен по модулю и противоположен по знаку десятичному логарифму активности водородных ионов, которая выражена в молях на один литр. Если говорить проще, то величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н⁺ и ОН^-, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН^-, то вода будет иметь щелочную реакцию, а при повышенном содержании ионов Н⁺ (рН<7)- кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7. При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН.

Кислотность среды имеет важное значение для большинства химических процессов, и возможность протекания либо результат той или иной реакции зачастую зависит от pH среды. Для поддержания определённого значения pH в реакционной системе при проведении лабораторных исследований либо на производстве применяют буферные растворы, позволяющие сохранять почти постоянное значение pH при разбавлении либо при добавлении в раствор маленьких количеств кислоты либо щёлочи.

Живые организмы приспособились к определенным условиям существования. И в этих условиях, к которым они приспособлены, они могут поддерживать гомеостаз неопределенно долгое время. Чаще для живых организмов предпочтительно, чтобы водородный показатель окружающей среды был близок к нейтральному значению. Ткани живого организма весьма чувствительны к колебаниям показателя pH — за пределами допустимого диапазона, происходит денатурация белков: разрушаются клетки, ферменты теряют способность выполнять свои функции, возможна гибель организма. Поэтому кисло́тно-щелочно́й баланс в организме жёстко регулируется.

Вопрос 3)

Механизм действия буферных растворов.

Буферными растворами называются растворы, сохраняющие неизменными значения рН при разбавлении или добавлении небольшого количества сильной кислоты или основания. Протолитические буферные растворы представляют смеси электролитов, содержащие одноимённые ионы.

Сущность буферного действия смеси слабой кислоты с ее солью можно рассмотреть на примере ацетатного буферного раствора. При добавлении к нему сильной кислоты (например, HCl) происходит реакция:

 

CH3COONa + HCl = NaCl + CH3COOH

–молекулярное уравнение

 

CH3COO– + Na+ + H+ + Cl– = Na+ + Cl– + CH3COOH

– полное ионное уравнение

 

H+ + CH3COO– = CH3COOH

– сокращенное ионное уравнение

 

В результате этого воздействия сильная кислота замещается на эквивалентное количество плохо диссоциированной слабой кислоты буферной системы, поэтому концентрация ионов Н⁺ (активная кислотность) в растворе существенно не изменяется.

Пока солевая компонента буферной системы не расходуется в данной реакции, раствор в той или иной степени будет сохранять свое буферное действие.

При добавлении к буферной смеси сильного основания (например, NaOH) происходит реакция:

 

CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O

–молекулярное уравнение

 

CH3COOH + Na+ + OH– = CH3COO– + Na+ + H2O

– полное ионное уравнение

 

CH3COOН+ OH– = CH3COO– + H2O

– сокращенное ионное уравнение