зан.6_розпечат.студ

Перелік основних термінів, параметрів, характеристик, які повинен засвоїти студент при підготовці до заняття 6.

Термін	Визначення
Буферні розчини	Буферними називають розчини, які мають властивість досить стійко зберігати сталість концентрації іонів Н+ при додаванні помірних кількостей сильної кислоти або лугу, а також при розведенні.
Кислотні буферні розчини	Кислотні буферні розчини - це розчини, які складаються із слабкої кислоти та солі цієї слабкої кислоти і сильної основи, наприклад, ацетатний буферний розчин (CH3COOH + CH3COONa)
Основні буферні розчини	Основні буферні розчини - це розчини, які складаються із слабкої основи та солі цієї слабкої основи і сильної кислоти, наприклад, аміачний буферний розчин (NH3·H2O + NH4Cl);
Рівняння Гендерсона-Гассельбаха для кислотних буферних розчинів
Рівняння Гендерсона-Гассельбаха для основних буферних розчинів
Буферна ємність	Буферною ємністю (В) називають кількість молей еквіваленту сильної кислоти або сильної основи, яку потрібно додати до одного літра буферного розчину, щоб змінити його рН на одиницю.
Вк – буферна ємність за кислотою
Вл – буферна ємність за лугом
Область буферування	Область буферування це діапазон рН, який визначає межі дії буферного розчину: рН = рК ± 1
Буферні системи організму	Буферні системи організму це буферні системи рідких середовищ організму, а саме крові та інших біологічних рідин, що безпосередньо забезпечують швидку компенсацію зміщень рН крові
Гідрокарбонатна (бікарбонатна) буферна система крові	Гідрокарбонатна (бікарбонатна) буферна система крові визначається наявністю вільної розчиненої в крові вугільної кислоти H2CO3 і гідрокарбонату натрію (NaHCO3)
Фосфатна буферна система	Фосфатна буферна система крові визначається гідрофосфат (HPO42-) та дигідрофосфат (H2PO4-) іонів у біологічних рідинах
Білкові буферні системи	Це – гемоглобінова буферна система (гемоглобіновий буфер), оксигемоглобіновий буфер. У меншій мірі буферну ємність крові забезпечують білки плазми.
Гемоглобіновий буфер	Гемоглобіновий буфер складається з двох форм гемоглобіну – відновленого (HHb-гемоглобіну) і окисленого (HHbО2 - оксигемоглобіну).

4.2. Теоретичні питання до заняття:

1. Буферні розчини, їх класифікація за хімічним складом

2. Рівняння Гендерсона-Гассельбаха

3. Механізм буферної дії кислотних та основних буферів

4. Буферна ємність і чинники, від яких вона залежить.

5. Буферні системи крові

6. Поняття про кислотно-основний стан крові

Приклади розвязування:

1). Обчислити рН буферного розчину, приготовленого змішуванням 400мл розчину NH₄Cl з с_о(NH₄Cl) = 0,1моль/л та 250 мл розчину NH₃ ∙ H₂О з с_о(NH₃∙H₂О) = 0,2моль/л. = 1,80 ∙ 10^–5 моль/л.

а). Коротко записати умову задачі.

Дано: c^o(NH₄Cl)=0,1 моль/л;

c^o(NH₃·Н₂О)=0,2 моль/л;

V(NH₄Cl)=400мл= 0,4 л;

V(NH₃·Н₂О)=250 мл= 0,25 л;

Кg(NH₃·Н₂О)=1,80·10^-5моль/л.

Знайти: рН -?

б). Записати формулу для розрахунку значення рН даного основного буфера, використовуючи об’єми та молярні концентрації компонентів розчинів, з яких приготовлено буфер:

рН=14-рКg(NH₃·Н₂О)+lg

в). Записати формулу для обчислення рК_д(NH₃·Н₂О) і вирахувати його рК_д(NH₃·Н₂О) =-lg рК_д(NH₃·Н₂О)=-lg 1, 80• 10^-5= -(lg 1, 80+lg 10^-5)=-(0, 26-5,0)= 4, 74

г). Обчислити рН даного аміачного буфера:

рН=14-4, 74+=14-4, 74+lg1, 525=14-4,74+0,10=9,36.

Відповідь: рН=9,36.

2). Обчислити об’єми розчинів оцтової кислоти з с_о(СН₃СООН) = 0,1моль/л і ацетату натрію с_о(СН₃СООNa) = 0,1моль/л, які необхідно змішати, щоб приготувати 200мл буферного розчину з с(буфера) = 0,05моль/л і рН = 5,24. = 1,75 ∙ 10^–5 моль/л.

а). Коротко записати умову задачі.

Дано: с^о(СН₃СООН)=0,1 моль/л;

с^о(СН₃СООNa )=0,1 моль/л;

V(буфера)=200 мл= 0,2 л;

с(буфера)=с(солі)+с(кислоти)=0,05 моль/л;

рН=5,24.

Знайти: V(солі)-? V(кислоти)-?

а). Записати формулу для обчислення рН даного ацетатного буфера, використовуючи об’єми та молярні концентрації компонентів вихідних розчинів, що входять до складу буфера:

РН=рКg(СН₃СООН)+lg

б). Записати формулу для обчислення рК_д(СН₃СООН) та обчислити його.

рК_д(СН₃СООН)=-lg рК_д(СН₃СООН)=-lg1,75• 10^-5=-(lg1,75+lg 10^-5)=-(0,24-5,00)=4,76.

в). Спростити вираз для розрахунку рН даного кислотного буфера, підставивши в нього відомі з умови задачі молярні концентрації компонентів вихідних розчинів, рН, обчислене значення рК_д(СН₃СООН):

5,24=4,76+lg

Шляхом потенціювання обчислити значення співвідношення об’ємів вихідних розчинів, з яких готується даний буфер:

Порівняти молярні концентрації компонентів у буферному розчині з їх молярними концентраціями у вихідних розчинах та вирішити, чи треба готувати буфер тільки змішуванням вихідних розчинів кислоти чи солі, чи необхідно додавати воду. У даному випадку: с(буфера)=0,05 моль/л, а с^о(СН₃СООН)=с^о(СН₃СООNa)=0,1 моль/л, тобто молярна концентрація буфера в 2 рази менша, ніж молярні концентрації вихідних розчинів. Таким чином, для приготування даного буферного розчину необхідно додавати воду.

Обчислити об’єми вихідних розчинів солі та кислоти, а також об’єми води, які необхідно взяти, щоб приготувати 200 мл буфера. Необхідно додавати воду, об’єм якої дорівнює половині об’єму буферного розчину, тобто 200 мл: 2=100 мл. Решта об’єму – 100 мл буфера – містить 3 частини вихідного розчину солі та 1 частину вихідного розчину кислоти. Тому для приготування даного буфера необхідно взяти такий об’єм розчину солі:

об’єм розчину кислоти:

Відповідь: V(СН₃СООNa)=0,075л; V(СН₃СООН)=0,025л.

3). Який з буферних розчинів складу:

а) по 100 ммоль оцтової кислоти й натрій ацетату;

б) по 10ммоль оцтової кислоти й натрій ацетату буде мати більшу буферну ємність при додаванні до 1 л буферного розчину 5 ммоль НСl.

РК_{д CH3COOН} = 4,76.

Відповідь:

а) Сильна кислота, що додається, вступає у реакцію з натрій ацетатом:

CH₃COONa + HCl = CH₃COOH + NaCl.

З утворенням еквівалентної кількості слабкої кількості кислоти, тому для буферного розчину складу по 100 ммоль оцтової кислоти й натрій ацетату кількість CH₃COONa зменшиться на 5 ммоль і становитиме:

100 ммоль – 5 ммоль = 95 ммоль.

Відповідно кількість CH₃COOН збільшиться на 5ммоль і становитиме 105ммоль. Враховуючи, що рК_д (CH₃COOH)= 4,76, обчислимо рН₁:

.

Вихідний буферний розчин мав

Тому, Δ pН₁ дорівнює 4,76-4,72=0,04

б). склад розчину по 10 ммоль оцтової кислоти й ацетату натрію.

Кількість CH₃COONa зменшиться на 5 ммоль і становитиме:

10 ммоль - 5ммоль = 5ммоль,

Кількість CH₃COOН збільшиться на 5 ммоль і становитиме 15 ммоль. Розрахуємо рН:

.

ΔрН₂=4,76-4,28=0,48.

Висновок: Δ pН₁ < ΔрН₂, тобто, більшу буферну ємність має перший буферний розчин для якого співвідношення концентрацій компонентів однакове і велике, а Δ pН незначне.

4). Розрахуйте співвідношення концентрацій в умовах плазми крові (рН=7,4 при 37ºC) pK_д1() = 6,1.

Відповідь: Запишемо рівняння Гендерсона-Гассельбаха для гідрокарбонатного буфера в умовах плазми крові і розрахуємо співвідношення концентрацій іонів HCO₃‾ і вугільної кислоти в крові.

7,4 = 6,1 + ;

= 7,4 - 6,1 = 1,3

= 10^1,3 = 19,95 =

5