1 курс / Химия / Буферные растворы

в) угнетении дыхательного центра лекарственными средствами или наркотиками – опиатами, барбитуратами и т.п.

Дыхательный алкалоз – это некомпенсированное или частично компенсированное повышение рН в результате гипервентиляции из-за лихорадочного состояния или истерии. Процессы компенсации осуществляются буферными системами, повышенным выведением гидрокарбонат-иона почками.

При нарушении КОР в организме быстро включается буферная компенсация (через 10-15 мин). Легочная компенсация развивается в норме от нескольких минут до нескольких часов и заключается в стабилизации отношения [ ] / [ ] путем изменения объѐма легочной вентиляции.

Почечная компенсация связана с включением ряда дополнительных ферментативных процессов, поэтому она развивается в течение нескольких часов до 2–3 суток.

Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии

Для проведения коррекции кислотно-основного состояния необходимо выявить, какое звено в его регулировке нарушено. Для этого необходимо определить значения рН биологических жидкостей и содержание буферных оснований.

В основе фармакологических действий лежит реакция нейтрализации.

Например, в качестве экстренной меры при ацидозе применяется внутривенное вливание раствора гидрокарбоната натрия 4,5%, а в острых случаях – 8,4%. Второе эффективное средство – трисамин 3,66%, который связывает избыточные протоны. Он эффективен только при внутривенном введении. Также в качестве средства, коррегирующего ацидоз, используют лактат натрия 11% раствор.

Для устранения явления алкалоза в некоторых случаях используют раствор аскорбиновой кислоты 5%. В гастроэнтерологии применяют средства,

30

нормализующие секреторную функцию желудка. При пониженной кислотности желудочного сока назначают разбавленную соляную кислоту, при повышенной кислотности – различные антацидные препараты: оксид магния, основной карбонат магния, карбонат кальция, гидрокарбонат натрия.

31

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1.

Рассчитайте рН 0,01N раствора соляной кислоты. Как изменится рН этого раствора, если к 100 мл его прибавить 20 мл 0,01N раствора NаOH?

Решение:

1. сильная кислота, поэтому =

= 2.

2.При действии раствора протекает реакция:

3.Эквивалентное количество щелочи прореагирует с эквивалентным количеством кислоты.

.

До реакции количество l . Тогда в растворе осталось

= 0,001 – 0,0002 = 0,0008 моль,

объем раствора

4.Находим концентрацию кислоты в растворе:

5.Находим рН полученного раствора:

6.Изменение

Ответ: рН увеличился на 0,18.

Задача 2.

Рассчитайте рН 0,01 N раствора СН3СООН, если

Решение:

Находим рН раствора по формуле:

32

Ответ: рН 0,1 N раствора NH4OH равен 11.

Задача 4.

Можно ли приготовить аммиачный буфер с рН = 4,7, когда

2. Определяем интервал буферного действия по формуле:

33

Ответ: значение входит в интервал , поэтому такой аммиачный буфер можно приготовить.

Задача 5.

Для приготовления буфера взяты 70 мл 2 N раствора NH4OH и 140 мл 0,1 N

раствора NH4С1. Как изменится рОН этого раствора, если: а) этот раствор разбавить в 10 раз, б) добавить к нему 10 мл 0,1 N раствора NaОН?

()

Решение:

1. Определяем рК NH4OH:

() = 4,74. 2. Определяем начальное значение :

= 4,74 + ,

= 4,74 + = 4,74 +

3. Определяем при разбавлении раствора. При добавлении воды происходит разведение буферного раствора, причем изменение объема компонентов буферной смеси обратно пропорционально изменению концентрации. Тогда

= 4,74 + = 4,74 +

4. Определяем конечное значение после добавления NaOH:

= =

5. Определяем изменение

34

Ответ: не изменяется при разбавлении буфера в любое число раз, так как при этом не изменится соотношение концентраций компонентов буфера;

при добавлении раствора NaОН

Задача 6.

Рассчитайте буферную ѐмкость фосфатного буфера, если при добавлении 3

мл 0,01 N раствора к 20 мл этого буфера рН меняется от 7,4 до 7,1?

Изменится ли буферная емкость этого буфера при разведении его в 5 раз?

Решение:

1.Определяем –

2.Определяем буферную ѐмкость по формуле:

Ответ: . Буферная емкость буферных растворов зависит от концентрации компонентов буферной смеси и при разведении уменьшается.

Задача 7.

В каком соотношении находятся исходные компоненты фосфатной и гидрокарбонатной буферных систем в плазме крови при рН = 7,4, если для плазмы рК ( ) = 6,8; рК () = 6,1?

Решение:

Запишем уравнение Гендерсона – Гассельбаха для двух буферных систем:

( ) = рК( ) ;

35

pH = pK();

0,6;

Ответ: И в фосфатной и в гидрокарбонатной буферных системах сопряженных оснований больше, чем кислот, что необходимо для живых организмов, в результате метаболизма которых образуется значительно больше кислот, чем оснований.

36

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Какие электролиты называются сильными, а какие слабыми? Приведите примеры диссоциации таких электролитов.

2.Дайте определение степени и константы диссоциации слабых электролитов. От каких факторов зависят эти величины?

3.Приведите взаимосвязь между степенью и константой диссоциации.

Приведите формулировку и математическое выражение закона разбавления

Оствальда.

4.Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Понятие о рН и рОН растворов. Формулы для расчета рН и рОН растворов.

5.Понятие о кислотности среды. Расчет кислотности среды для слабых и сильных кислот и оснований.

6.Какие растворы называются буферными растворами?

7.Классификация буферных растворов.

8.Механизм буферного действия.

9.Уравнение Гендерсона – Гассельбаха для определения рН и рОН протолитических буферных растворов.

10.Факторы, влияющие на рН и рОН буферных растворов.

11.Буферная ѐмкость. Зона буферного действия.

12.Количественное определение буферной ѐмкости.

13.Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная,

гемоглобиновая и протеиновая.

14.Взаимодействие буферных систем в организме.

15.Кислотно-основное равновесие. Основные показатели КОР.

16.Возможные причины и типы нарушений КОР организма.

17.Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии для коррекции КОР: лекарственные средства с кислотными и основными свойствами.

37

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

1. Определение буферных свойств биологических жидкостей

Опыт 1. В четыре одинаковые пробирки с помощью пипетки отмерить по 1 мл сыворотки крови. Первую пробирку оставить для контроля, во вторую добавить 5 капель 0,025 N раствора NаОН, в третью – 5 капель 0,025 N раствора НСl, в четвѐртую – 5 капель воды. Затем во все пробирки добавить по 1-2 капли универсального индикатора и по цветной шкале универсального индикатора определите приблизительное значение рН.

Опыт 2. В четыре одинаковые пробирки с помощью пипетки отмерить по 1 мл ацетатного буфера. Первую пробирку оставить для контроля, во вторую добавить 5 капель 0,025 N раствора NаОН, в третью – 5 капель 0,025 N раствора НСl, в четвѐртую – 5 капель воды. Затем во все пробирки добавить по 1-2 капли универсального индикатора и по цветной шкале универсального индикатора определите приблизительное значение рН.

Опыт 3. В две одинаковые пробирки с помощью пипетки отмерить: в первую 5 капель воды, во вторую 5 капель слюны. Добавить в каждую пробирку по 1-2 капли универсального индикатора и определить примерное значение рН. Затем добавить в обе пробирки по 1 капле 0,01 N раствора НСl.

Что наблюдаете? Охарактеризуйте буферные свойства слюны. Результаты опытов занесите в табл. № 2.

38

Таблица 2

Определение рН буферных растворов

3.Слюна

2.Зависимость рН буферных растворов от соотношения компонентов

Опыт 1. В три пробирки с помощью пипетки отмерить 0,2 N Nа2НРО4 и 0,2

N NаН2РО4 в объемах, указанных в табл. № 2, добавить в каждую пробирку по две капли универсального индикатора и определить рН по цветной шкале универсального индикатора.

Таблица 3

Зависимость рН буферных растворов от соотношения компонентов

Вычислить рН исследуемых растворов по формуле Гендерсона –

Сделать вывод зависимости рН от соотношения концентраций компонентов буферной смеси.

39