Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Общая химия с физкалом.pdf
Скачиваний:
271
Добавлен:
05.03.2021
Размер:
5.9 Mб
Скачать

2)увеличится на 1 единицу

3)уменьшится на 2 единицы;

4)увеличится на 2 единицы

24.ИОННАЯ СИЛА РАСТВОРА, СОДЕРЖАЩЕГО 0,1 МОЛЬ/Л ХЛОРИДА БАРИЯ И 0,1 МОЛЬ/Л ХЛОРИДА НАТРИЯ РАВНА

1)

0,8

2)

0,4

3)

0,25

4)

0,5

25.ИОННАЯ СИЛА 0,3 М РАСТВОРА КАКОГО ЭЛЕКТРОЛИТА ВЫШЕ

1) NaBr

2)

(NH4 )2SO4

3)

MgSO

4

4) KI

26. В РАСТВОРАХ

Cu(NO3 )2

 

И

Na2SO4

МОЛЯРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ

 

 

1)

f

Cu

2

f

Na

 

2)

f

Cu

2

f

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3)

fSO 2

fCu2

4)

f NO f Na

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

3

 

 

Ответы к тесту на стр. 210

ОДИНАКОВОЙ

Тестовые задания для самоконтроля по теме IV на стр. 297 Ответы к тестовым заданиям для самоконтроля по теме IV на стр. 313

ТЕМА V. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ

5.1. Основные понятия и определения

Постоянство рН различных биологических жидкостей в организме достигаетсмя за счет действия особых буферных систем.

Буферные системы – это системы, которые обладают определенным значением рН и сохраняют это значение постоянным при разбавлении раствора или при добавлении небольшого количества сильных кислот или щелочей. Любая буферная система состоит из двух компонентов: протолитической кислоты, которая служит для нейтрализации

70

посторонних ОНионов и протолитического основания, которое нейтрализует посторонние Н+ 3О+) ионы в растворе. Пара протолитическая кислота – протолитическое основание в составе буферных систем отличаются на один протон Н+ .

Различают два основных типа буферных систем. Буферные системы I типа состоят из слабых кислот и

солей этих кислот и сильных оснований. К ним относятся:

Буферная

Состав (кислота –

Биологическая

система I типа

 

 

 

 

соль)

 

 

 

роль

Гидрокарбонат

H

CO

NaHCO

Действует в крови,

 

 

ная

 

2

 

 

3

 

 

 

3

дыхательном цикле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фосфатная

NaH2PO4 Na2HPO4

Действует в крови,

ЖКТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белковая

Pt

/ COOH

Pt

/ COONa

Действует в крови,

\ NH

 

 

\ NH

 

коже, слюне

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гемоглобинова

HHb-KHb

 

 

 

 

Действует в крови

я

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оксигемоглоби

HHbO2

KHbO2

 

Действует в крови

новая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Этой БС нет в

Ацетатная

CH

COOH CH

COONa

организме. Она

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

используется для

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

анализов

Буферные системы II типа состоят из слабого основания и соли этого основания и сильной кислоты. К ним относятся:

Буферная система II типа

Состав (основание – соль)

 

 

 

 

 

Аммиачная

NH

H

O NH

Cl

 

3

2

4

 

 

 

Анилиновая

C6 H5 NH2 H2O C6 H5 NH3Cl

 

 

Пиридиновая

C5H5 N H2O C5H5 NHCl

 

 

 

 

 

Среди этих буферных систем биологическую роль играет только аммиачная БС, которая действует в выделительной системе.

71

5.2. Расчет рН буферных систем I типа

Для расчета рН буферных систем I типа используется следующая формула:

I тип

рН рК

 

lg

νсоли

;

а

 

 

 

 

νк ты

 

 

 

 

где:

рКа = -lgКа

 

 

 

 

Ка – константа ионизации слабой кислоты буферной

системы.

 

 

 

 

 

ν = СV или

э Сэ V , т.е. число моль или моль

эквивалентов.

 

 

 

 

 

5.3. Расчет рН и рОН буферных систем II типа

Для расчета рОН буферных систем II типа используется

формула:

рОН рК

 

lg

С

соли

V

 

 

 

соли

.

осн

C

 

V

 

 

 

 

 

 

 

осн

 

 

 

 

 

 

осн

 

Для расчета рН буферных систем II типа используется формула:

II тип

рН (рК

осн

lg

 

 

νсоли )

νосн

,

где: рКb = -lgКb

К – константа ионизации

ν = СV или эквивалентов.

слабого основания буферной системы.

 

э

э

V , т.е. число моль или моль

 

С

5.4. Механизм буферного действия

Буферным действием называют способность данной системы сохранять постоянство рН при добавлении сильных кислот или оснований. Сущность механизма буферного действия заключается в том, что компоненты буфера вступают в химическое взаимодействие с ионами Н+ и ОН- посторонних кислот и оснований и переводят их в связанное состояние, т.е в состав малодиссоциированных электролитов. Реакции носят характер протолитических. В буферных системах I типа, состоящих из слабой кислоты и соли этой кислоты и сильного

72

основания, роль протолитической кислоты выполняет кислота буфера, а роль протолитического основания выполняет анион соли.

Буферная

 

Состав

Протоли-

Протолитическое

система

 

тическая

(кислота – соль)

основание

I типа

кислота

 

 

 

 

Гидрокарбо

H

CO

NaHCO

Н2СО3

НСО3-

натная

 

2

3

3

 

 

 

 

 

 

 

Фосфатная

NaH2PO4

Na2HPO4

Н2РО4-

НРО42-

Белковая

Pt / COOH Pt / COONa

Pt / COOH

Pt / COO

 

\ NH2

\ NH2

\ NH 2

\ NH 2

Гемоглобин

 

HHb-KHb

HHb

Hb-

овая

 

 

 

 

 

 

 

Оксигемогл

HHbO2

KHbO2

HHbО2

HbО2-

обиновая

 

 

 

 

 

 

Ацетатная

CH3COOH CH3COONa

СН3СООН

СН3СОО-

В буферных системах II типа,состоящих из слабого основания и соли этого основания и сильной кислоты, роль протолитической кислоты выполняет катион соли, а роль протолитического основания – основание буфера

Буферная

 

Состав

 

Протоли-

Протоли-

система

 

 

тическая

 

тическое

(основание – соль)

 

II типа

кислота

 

основание

 

 

 

 

 

Аммиачная

NH

H

O NH

Cl

NH4

 

NH3 H 2O

 

3

2

4

 

 

Анилиновая

C6 H5 NH2 H2O C6 H5 NH3Cl

C

H

NH

3

 

C6 H5 NH2 H 2O

 

 

 

 

 

6

5

 

 

 

Пиридиновая

C5H5 N H2O C5H5 NHCl

C5 H 5 NН+

C5 H5 N H 2O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассмотрим алгоритм записи механизма буферного действия.

Пример 1. Механизм буферного действия гидрокарбонатной буферной системы

Описание механизма буферного действия производится по следующему алгоритму:

записывается состав буферной системы

H2CO3 NaHCO3 ;

73

состояние компонентов буферной системы в водной среде отражают уравнения ионизации или диссоциации

компонентов БС. H2CO3 – слабая кислота, процесс ее распада

на ионы обратим – ионизация (ставим знак

).

NaHCO

3

 

сильный электролит, диссоциирует нацело (ставим знак

).

Ионизация двухосновной угольной кислоты идет по первой ступени:

NaHCO

 

Na

 

HCO

 

3

 

3

 

 

 

 

при добавлении посторонней сильной кислоты, например, НСl в действие вступит соль буфера, т.к. она содержит анион, выполняющий роль протолитического

основания.

NaHCO

3

HCl H

CO

3

NaCl

 

2

 

 

Na

 

HCO

 

H

 

Cl

 

H

CO

 

Na

 

Cl

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Таким образом, посторонняя сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой протолитической кислоты, входящей в состав буфера, и рН раствора незначительно уменьшается;

при добавлении постороннего сильного основания, например NaOH в действие вступит кислота буфера, т.к. с точки зрения протолитической теории кислота, как донор протонов,

служит для связывания

OH

 

посторонней щелочи; при этом

 

образуется анион соли, входящей в состав буфера, выполняющий роль слабого протолитического основания.

 

 

H

CO

3

NaOH NaHCO

3

H

 

O

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

H

CO

Na

 

OH

 

Na

 

HCO

 

H

O

 

 

 

3

2

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

74

Таким образом, постороннее сильное основание заменяется эквивалентным количеством соли (слабого протолитического основания), входящей в состав буфера, и рН раствора незначительно увеличивается.

Пример 2. Механизм буферного действия фосфатной буферной системы:

состав фосфатной буферной системы:

NaH PO

4

Na HPO

4

2

2

уравнения ионизации буферной системы:

;

или диссоциации компонентов

NaH

PO

4

 

2

 

Na

HPO

4

2

 

 

Na

 

H

PO

 

 

4

 

 

 

2

 

2Na

 

HPO

2

 

4

 

 

 

 

 

 

при добавлении посторонней сильной кислоты, например, НСl в действие вступит та соль буфера, анион

которой содержит меньше ионов водорода. Анион

HPO

2

4

 

выполняет роль протолитического основания.

Na

HPO

4

HCl NaH

PO

4

NaCl

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Na

 

HPO

2

H

 

Cl

 

Na

 

H

PO

2

Na

 

Cl

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Вывод: посторонняя сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой протолитической кислоты

(соли

NaH

PO

4

2

 

), входящей в состав буфера, и рН раствора

незначительно уменьшается.

при добавлении постороннего сильного основания, например NaOH в действие вступит та соль буфера ( NaH2PO4 ),

75

анион которой выполняет роль протолитической кислоты. Эта соль содержит больше ионов водорода.

NaH

PO

4

NaOH Na

HPO

4

H

O

2

 

2

 

2

 

(Обязательно другой, ставится знак

один компонент буфера превращается в

).

Na

 

H

PO

 

Na

 

OH

 

2Na

 

HPO

2

H

O

 

4

 

 

 

4

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

Вывод:

эквивалентным

постороннее

сильное

основание

количеством

соли

Na

2

HPO

4

 

 

 

 

заменяется (слабого

протолитического основания), и рН раствора незначительно увеличивается.

Пример 3. Механизм буферного действия аммиачной буферной системы:

состав: это буферная система II типа, состоит из слабого основания и его соли

NH3 H2O NH4Cl

уравнения ионизации или диссоциации компонентов буферной системы:

NH

Cl NH

 

Cl

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

добавлении посторонней сильной кислоты,

например, НСl в действие вступит основание буфера:

NH

H

 

O HCl NH

 

Cl

 

H

O

 

 

4

 

 

3

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

NH

H

O H

Cl NH Cl H

O

3

2

 

 

 

 

 

 

4

 

 

2

 

76