Расчет рН гидролизующихся солей:

1. Соль KtAn, где Kt – катион, An – анион. Образована сильной кислотой НAn и слабым основанием KtОН.

рН=1/2 (р _о-рК_b-lgC₀)

pH=1/2(pKa-lgC₀)

2. Соль KtAn, образованная слабой кислотой и сильным основанием.

pH= ½ (p _о+pK_a+lgC₀)

3. Соль KtAn, образована слабой кислотой и слабым основанием.

pH=1/2 (p _о+pK_a-pK_b)

№ 38. Буферные системы, их роль в организме. Буферные системы I и II типа. Механизм действия буферных систем. Расчет рН буферных систем I и II типа.

Буферная система (БС) – это равновесная система, поддерживающая постоянство рН при добавлении небольшого количества кислоты или основания, разбавлении водой.

1 тип: это протолитические системы, состоящие из раствора слабой кислоты и избытка сопряженного с ней основания.

СН₃СООН + НОН ↔ СН₃СОО^- + Н₃О⁺

кислота основание сопряж. основание сопряж. кислота

СН₃СООNa ↔ СН₃СОО^- + Na⁺

соль избыток сопряж. основания

Примеры буферных систем: СН₃СООNa / СН₃СООН – ацетатная; NaHCO₃ /H₂CO₃ – бикарбонатная; Na₂CO₃ /H₂CO₃ – карбонатная; Na₂HPO₄ / NaH₂PO₄ – фосфатная; белковая; гемоглобиновая.

Механизм действия. Если в ацетатную буферную систему ввести некоторое количество кислоты, то она сразу же будет взаимодействовать с ацетатом натрия, образуя кислоту буферной системы и соль, которые не изменят рН среды.

СН₃СООNa / СН₃СООН + HCl → СН₃СООН + NaCl

При добавлении щелочи гидроксид ионы будут взаимодействовать с кислотой, образуя соль буферной системы и воду, которые не изменят рН среды.

СН₃СООNa / СН₃СООН + NaОH → СН₃СООNa + Н₂О

Действие буферной системы будет определяться соотношением ее компонентов.

СН₃СООН ↔ СН₃СОО^- + Н⁺

К_д = [СН₃СОО^-]·[Н⁺] / [СН₃СООН]

[Н⁺] = К_д · [СН₃СООН] / [СН₃СОО^-]

-lg[Н⁺] = -lg К_д · -lg ([СН₃СООН]/[СН₃СОО^-])

рН = рК_а - lg ([СН₃СООН]/[СН₃СОО^-])

рН = рК_а - lg (С_{кислоты}/С_соли) = рК_а + lg (С_соли / С_{кислоты}) – уравнение для расчета рН БС.

Буферная система может состоять из двух солей, но одна из них будет выполнять роль кислоты, например фосфатная БС - Na₂HPO₄ / NaH₂PO₄ – соль/кислота.

2 Тип: это протолитические системы, состоящие из раствора слабого основания и избытка сопряженной с ним кислоты или соли сильной кислоты.

NH₃ + HOH ↔ NH₄⁺ + OH^-

основание кислота сопряж. кислота сопряж. основание

NH₄Cl ↔ NH₄⁺ + Cl^-

соль избыток сопр. кислоты

NH₄ОН / NH₄Cl – аммиачная БС, состоит из слабого основания и соли сильной кислоты.

Механизм действия. Если в аммиачную буферную систему ввести некоторое количество кислоты, то она сразу же будет взаимодействовать с основанием, образуя соль и воду, которые не изменят рН среды.

NH₄ОН / NH₄Cl + HCl → NH₄Cl + Н₂О

При добавлении щелочи гидроксид ионы будут взаимодействовать с солью, образуя основание и соль, которые не изменят рН среды.

NH₄ОН / NH₄Cl + NaОH → NH₄ОН + NaCl

Действие буферной системы будет определяться соотношением ее компонентов.

NH₄ОН → NH₄⁺ + OH^-

рН = 14 – рК_в + lg (С_{основания}/С_соли)

№ 39. Буферная емкость. Буферная емкость по кислоте (В_А) и по щелочи (В_В). Факторы, определяющие буферную емкость. Ацидоз. Алкалоз. Способы его устранения.

Буферной ёмкостью – В – величина, характеризующая способность буферного раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении сильных кислот или сильных оснований. Равна количеству вещества эквивалента сильной кислоты или сильного основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить значение рН на единицу.

В_а = n(f_э)_{кислоты} / (V_{буферного раствора}∙∆рН) = (С(f_э)_{кислоты}∙V_{кислоты}) / (V_{буферного раствора}∙(рН₂ – рН₁))

В_в = n(f_э)_{основания} / (V_{буферного раствора}∙∆рН) = (С(f_э)_{основания}∙V_{основания}) / (V_{буферного раствора}∙(рН₂ – рН₁)).

Буферная емкость зависит от ряда факторов:

1. Чем больше количество компонентов кислотно-основной пары основание/сопряженная кислота в растворе, тем больше буферная емкость этого раствора.

2. БЕ зависит от соотношения концентраций компонентов буферного раствора, а следовательно, и от рН буферного раствора.

Сдвиг рН в кислую сторону, называется ацидоз, а в щелочную – алкалоз. Так при сахарном диабете (кетоацидоз) наблюдается ацидоз, а при потери кислоты в случае неукротимой рвоты - алкалоз. Постоянство рН внутренних сред организма поддерживается работой почек, легких, печени – физиологический механизм, но основную роль играет химический механизм – за счет буферных систем.

Если в организме происходит сдвиг рН, то необходимо проводить коррекцию кислотно-основного равновесия. При ацидозе применяют 4% раствор гидрокарбоната натрия внутривенно. При алкалозе вводят от 5 до 15 мл 5% раствора аскорбиновой кислоты.

Лечение

Устранение причины, вызвавшей ацидоз (например, недостаток инсулина при диабете), а также симптоматическое — приём внутрь соды, обильное питьё.

Лечение

Терапия газового Алкалоза заключается в устранении причины, вызвавшей гипервентиляцию, а также в непосредственной нормализации газового состава крови путем вдыхания смесей, содержащих углекислый газ (например — карбогена). Терапия негазового алкалоза проводится в зависимости от его вида. Применяют растворы хлоридов аммония, калия, кальция, инсулин, средства, угнетающие карбоангидразу и способствующие выделению почками ионов натрия и гидрокарбоната.

№ 40. Буферные системы крови. Бикарбонатная, фосфатная, белковая и гемоглобиновая буферные системы. Их состав, механизм действия в присутствии кислот и щелочей.

В организме человека работают 4 основные буферные системы.

1. Гемоглобиновая В = 34∙10^-3 моль/л.

2. Белковая В = 4,5∙10^-3 моль/л.

3. Бикарбонатная В = 2,5∙10^-3 моль/л.

4. Фосфатная В = 0,5∙10^-3 моль/л.

Бикарбонатная БС - NaHCO₃ / H₂CO₃. Эта система работает в легких. При действии кислоты или основания происходят следующие изменения:

NaHCO₃ + HCl → H₂CO₃ + NaCl

H₂CO₃ + NaOH → NaHCO₃ + H₂O

pH = рК_а(H₂CO₃) + lg (С(NaHCO₃) / С(H₂CO₃))

рК_а(H₂CO₃) = 6,36

7,2 = 6,36 + lg (20/1)

Фосфатная БС - Na₂HPO₄ / NaH₂PO₄. Работает в моче, желудочном соке.

Способна сопротивляться изменению рН в интервале 6,2 – 8,2, т.е. обеспечивает значительную долю буф. емкости крови. В норме при рН 7,4 отношение конц. соли и кислоты примерно составляет 1,6. Фосфатная БС имеет более высокую емкость по кислоте, чем по щелочи. Поэтому она эффективно нейтрализует кислые метаболиты, поступающие в кровь.

Na₂HPO₄ + HCl → NaH₂PO₄ + NaCl

NaH₂PO₄ + NaOH → Na₂HPO₄ + H₂O

pH = рК_а(NaH₂PO₄) + lg (С(Na₂HPO₄) / С(NaH₂PO₄))

рК_а(NaH₂PO₄) = 6,86

7,1 = 6,86 + lg (3/1)

Белковая БС состоит из протеина и сопряженного с ним основания. Буферная ёмкость определяется белками плазмы и зависит от концентрации белков, их вторичной и третичной структуры и числа свободных протон-акцепторных групп. Эта система может нейтрализовать как кислые, так и основные продукты.

COOH _{кислота} COO^- _{сопряженное основание}

P t .. ↔ Pt ..

NH_{2 основание} NH₃⁺ _{сопряженная кислота}

белковое основание белковая соль

COOH COOH

P t .. + HCl → Pt ..

NH₂ NH₃Cl

COO^- COONa

P t .. + NaOH → Pt .. + H₂O

NH₃⁺ NH₂

рН = 14 – рК_в + lg (С_{основания}/С_соли)

Буферная ёмкость белковой буферной системы высока по кислоте, но мала по основанию.

Гемоглобиновая БС находится в эритроцитах. Эта система состоит из 4 компонентов и поэтому имеет самую большую буферную ёмкость:

ННв + Н₂О ↔ Нв^- + Н₃О⁺

ННвО₂ + Н₂О ↔ НвО₂^- + Н₃О⁺

ННв – гемоглобиновая кислота, ННвО₂ – оксигемоглобиновая кислота.

Механизм действия. Разберем на процессах, происходящих в легочных и тканевых капиллярах. Когда венозная кровь попадает в легкие под большим парциальным давлением, то гемоглобиновая кислота взаимодействует с кислородом, образуя оксигемоглобиновую кислоту:

ННв + О₂ → ННвО₂

Оксигемоглобиновая кислота, как более сильная, взаимодействует с гидрокарбонат ионами, которые поступают в кровь из тканевых капилляров:

ННвО₂ + НСО₃^- → НвО₂^- + Н₂СО₃

Суммарный процесс в легких:

ННв + О₂ + НСО₃^- → НвО₂^- + Н₂СО₃ (Н₂О+СО₂)

Артериальная кровь, обогащенная анионами оксигемоглобиновой кислоты, из легких разносится в капилляры тканей, где происходит высвобождение кислорода:

НвО₂^- → Нв^- + О₂

Угольная кислота, образовавшаяся в процессе дыхания, взаимодействует с анионом гемоглобиновой кислоты:

Нв^- + Н₂СО₃ → ННв + НСО₃^-

Суммарный процесс:

НвО₂^- + Н₂СО₃ → ННв + НСО₃^- + О₂

№ 41. Способы определения рН среды (химические, физико-химические).

Показатель кислотности для слабых кислот и оснований высчитывается по формулам:

рН_{слабой кислоты} = ½ рК_а – ½ lg С(f_э)_{кислоты}

рН_{слабого основания} = 14 – ½ рК_в + ½ lg С(f_э)_{основание}

рН = рК_а - lg (С_{кислоты}/С_соли) = рК_а + lg (С_соли / С_{кислоты}) – уравнение для расчета рН БС 1-го типа (например, бикарбонатной, карбонатной, фосфатной, белковой, гемоглобиновой).

рН = 14 – рК_в + lg (С_{основания}/С_соли) – уравнение для расчета рН БС 2-го типа (например, аммиачной). рН = рК_а ± 1

№ 42. Комплексные соединения. Состав и строение, исходя из теории А. Вернера. Классификация и номенклатура комплексных соединений.

Комплексные соединения – вещества, молекулы которых состоят из внутренней сферы (комплексных ионов) - центрального атома или иона металла (комплексообразователя), непосредственно связанного с определенным (координационным числом - кч) числом других молекул или ионов (лигандов), и внешней сферы – ионов противоположного знака. К[MeL_n], [MeL_n]A.( - это элементы, в узлах кристаллической решетки которой находятся ионы способные к самопроизвольному существованию в растворе.)