1 курс / Химия / Основные_типы_химических_реакций_и_процессов_в_функционировании

В норме рН крови равно 7,4. смещение рН в сторону увеличения называется алкалозом, а в сторону уменьшения – ацидозом. Различают респираторный и метаболический ацидоз и алкалоз.

Парциальное давление СО2 в норме составляет 40 мм рт.ст. Снижение этого показателя наблюдается при дыхательном алкалозе и метаболическом ацидозе. Повышение давления СО2 отмечается при дыхательном ацидозе и метаболическом алкалозе.

Щелочной резерв крови. Это количество мл СО2, находящегося в крови, в расчете на 100 мл сыворотки крови. Норма – 55 %. Уменьшение резервной щелочности свидетельствует об уменьшении содержания бикарбонатов в организме, а увеличение еѐ – об увеличении их.

Возможные причины и типы нарушения КОР организма. Нарушение кислотно-основного состояния возникает в результате нарушения транспорта СО2 в организме или при изменении его концентрации во вдыхаемом воздухе.

В зависимости от механизма развития расстройств кислотно-основного состояния выделяют дыхательный и метаболический ацидозы и алкалозы.

Метаболический ацидоз характеризуется нарушением метаболизма, которое приводит к нескомпенсированному или частично компенсированому падению рН крови.

Метаболический ацидоз наступает вследствие:

а) избыточного введения или образования стойких кислот (поступление кетокислот при голодании и диабете,

б) повышеное образование молочной кислоты при шоке, в) задержка фосфатов, сульфатов, анионов органических кислот в

результате снижения величины клубочковой фильтрации в почках, г) избыточной потери гидрокарбонат-иона в результате поноса, колита,

язвы кишечника.

Процессы компенсации связаны с нейтрализацией ионов водорода гидрокарбонат-ионом и усилением лѐгочной вентиляции.

Метаболический алкалоз характеризуется нарушением метаболизма, которое приводит к нескомпенсируемому или частично компенсируемому увеличению рН крови.

Метаболический алкалоз наступает вследствие:

а) потери водородных ионов (высокая кишечная непроходимость, неукротимая рвота и др.);

б) увеличение концентрации гидрокарбоната (потеря воды, избыточное введение гидрокарбонат-ионов при метаболическом ацидозе, введение солей органических кислот – молочной, уксусной, лимонной, метаболизирующих с поглощением ионов водорода и др.),

в) избыток выведения ионов калия при повышенной секреции минералокортикоидов

Компенсации этого явления достигают снижения лѐгочной вентиляции (задержка СО2), удалением гидрокарбонат-иона почками.

81

Дыхательный ацидоз – это нескомпенсированное или частично компенсированное снижение рН в результате гиповентиляции из-за:

а) заболевания лѐгких или дыхательных путей (пневмония, отѐк лѐгких, инородные тела в верхних дыхательных путях и т.д.); б) повреждения (заболевания) дыхательной мускулатуры в) угнетении дыхательного центра лекарственными средствами или наркотиками – опиатами, барбитуратами и т.п.

Дыхательный алкалоз – это нескомпенсированное 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 в течение 10-18 часов и заключается в стабилизации отношения [HCO3‾]/[ Н2СО3] путем изменения объѐма легочной вентиляции. Почечная компенсация связана с включением ряда дополнительных ферментативных процессов, поэтому она развивается в течение 2-3 суток.

5.5.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, 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.

Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитать рН аммиачного буферного раствора, содержащего 0,02 М раствора NH4ОН и 0,2М раствора NH4Сl. рК(NH4ОН)=4,75,

82

Задача 2. Можно ли приготовить аммиачный буфер с рН = 4,7, когда КД

(NH4OH) = 1,8 ∙ 10-5 ?

рОН = рК ± 1.

рОН = 4, 74 ± 1; рН = 3,74 -5,74.

Ответ: значение рОН = 4,74 входит в интервал рК 3,74 – 5,74, поэтому такой аммиачный буфер можно приготовить.

Задача 3. Для приготовления буфера взяты 70 мл 2 N р-ра NH4OH и 140 мл 0,1 N р-ра NH4С1. Как изменится рОН этого раствора, если: а) этот

раствор разбавить в 10 раз, б) добавить к нему 10 мл 0,1 N р-ра NaОН ?

КД (NH4OH) = 1,8 ∙ 10-5

Ответ: рОН не изменяется при разбавлении буфера в любое число раз, так как при этом не изменится соотношение концентраций компонентов буфера; рОН = 0,08

Задача 4. Какова буферная ѐмкость фосфатного буфера, если при добавлении 3 мл 0,01N р-ра НС1 к 20 мл этого буфера рН меняется от 7,4 до

7,1?

Решение:

1.Определяем (ΔрН): рН = рНН – рНК рН = 7,4 – 7,1 = 0,3

2.Определяем буферную ѐмкость по формуле:

83

Ответ: В = 0,005 мэ/л.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие растворы называются буферными растворами ?

2.Классификация буферных растворов.

3.Механизм буферного действия.

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

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

6.Буферная ѐмкость.

7.Зона буферного действия.

8.Количественное определение буферной ѐмкости.

9.Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая и протеиновая.

10.Взаимодействие буферных систем в организме.

11. Кислотно-основное равновесие.

12.Основные показатели КОР

13.Возможные причины и типы нарушений КОР организма

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

Упражнения.

1.Константа диссоциации NH4OH равна 1,8 ∙ 10-5. Можно ли приготовить аммиачный буфер с рОН = 4,7

2.Можно ли приготовить ацетатный буфер с рН = 5,4, если Кд

(СН3СООН) = 1,6 ∙ 10 -7?

3.Рассчитайте рОН буфера, состоящего из 50 мл 0,1 н р-ра СН3СООН и 100 мл 0,01 н р-ра СН3СООNa, если рК = 4,7.

4.Рассчитайте рН буфера, состоящего из 40 мл 0,2 н р-ра NH4ОН и 80

мл 0,01 н р-ра NH4CI, если рК = 4,4.

5.Для приготовления буфера взяты 50 мл 2 н р-ра NH4ОН и 100 мл 0,1 н р-ра NH4С1 (рК = 4,4). Как изменится рОН этого раствора, если к нему добавить: а) 10 мл р-ра 0, 1 н НС1, б) 200 мл воды ?

6.Для приготовления ацетатного буфера взяты 100 мл 0,01 н р-ра

СН3СООН и 50 мл 0,01 н р-ра СН3СООNa, (рК = 4,7). Как изменится рОН этого раствора, если к нему добавить: а) 25 мл 0,1н р-ра NaОН, б) 25 мл воды?

7.Рассчитайте буферную ѐмкость буфера, состоящего из 0,05 моль/экв соли и 0,1 моль/экв кислоты, если к 1 л этого буфера добавить 20 мл

0,5 N р-ра НС1 (рК к-ты = 4,7).

8.Какова буферная ѐмкость фосфатного буфера, если при добавлении 3 мл 0,1 н р-ра НСI К 20 мл этого буфера рН меняется от 7,4 до 7,1 ?

84

Лабораторные работы

Работа 1. Определение буферных свойств биологических жидкостей

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

Опыт 3. В две одинаковые пробирки с помощью пипетки отмеряют: в первую – 5 кап. воды, во вторую 5 кап. слюны. Добавляют в каждую пробирку по 1-2 капли универсального индикатора и определяют примерное значение рН. Затем добавляют в обе пробирки по 1 капли 0,01 N раствора НСl. Что наблюдаете? Охарактеризуйте буферные свойства слюны.

Результаты опытов заносят в таблицу № 1. Таблица № 1.

Зависимость рН буферных растворов от соотношения компонентов

Опыт 1. В три пробирки с помощью пипетки отмеряют 0,2 N Nа2НРО4 и 0,2 N NаН2РО4 в количествах, указанных в таблице № 2. Добавляют в каждую пробирку по две капли универсального индикатора и определите рН по цветной шкале универсального индикатора.

Вычисляют рН исследуемых растворов по формуле Гендерсона – Гассельбаха:

85

Сделайте вывод зависимости рН от соотношения концентраций компонентов буферной смеси.

Таблица № 2.

Тесты для самоконтроля.

ТЕСТ 1 1. Буферные растворы можно приготовить из:

а) HNO3 и КОН, б) СН3СООН и NaOH,

в) HCl и KNO3, г) NH4OH и H2S

2. Щелочной резерв крови определяется количеством мл СО2 в объѐмных % в расчете на:

а) 1000 мл, б) 100 мл, в) 10 мл, г) 1,0 мл сыворотки крови. 3. Буферная ѐмкость количественно определяется:

а) моль/экв сильной кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу;

б) моль/л сильной кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу;

в) числом мл слабой кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу;

г) числом мл сильной кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН.

4. рН буферной системы зависит от:

а) концентрации компонентов,б) объѐма буфера,

ТЕСТ 2 1. При компенсированном алкалозе:

а) рН = 7,4, щелочной резерв 55 объемных %, б) рН = 7,2, щелочной резерв 70 объемных %, в) рН = 7,4, щелочной резерв 70 объемных %, г) рН = 7,4, щелочной резерв 40 объемных %. 2. рН буферной системы зависит от:

а) объѐма буфера, б) концентрации компонентов, в) разведения, г) соотношения концентраций компонентов

86

соответствии с законом разбавления Оствальда степень диссоциации слабого электролита:

4. При нейтрализации ионов водорода в почечной ткани принимает

5. При компенсированном ацидозе:

а) рН = 7,4, щелочной резерв 55 объемных %, б) рН = 7,2, щелочной резерв 70 объемных %, в) рН = 7,4, щелочной резерв 70 объемных %, г) рН = 7,4, щелочной резерв 40 объемных %.

ТЕСТ 5

1.При добавлении к ацетатному буферу NaOH рН не меняется так как,

всоответствии с законом разбавления Оствальда степень диссоциации слабого электролита:

а) увеличивается б) уменьшается

5. Щелочной резерв крови – это количество мл СО2, находящегося в

88