Кислотно-основные равновесия.

Водородный показатель рН: расчет, методы определения.
Кислотно-основное равновесие.
Кислотно-основное равновесие – относительное постоянство соотношения кислота-основание внутренней среды живого организма.

Является составной частью гомеостаза. Количественно характеризуется либо концентрацией водородных ионов (протонов) в молях на 1 л, либо водородным показателем pH.
Кислотно-основное равновесие – соотношение определённой концентрации ионов Н⁺ и ОН^- в органах, тканях, жидкостях организма.
Кислотно-основное равновесие имеет первостепенное значение:

• 
  Ионы Н⁺ являются катализаторами многих биохимических превращений;
  
• 
  Ферменты и гормоны проявляют биологическую активность при строго определённых значениях рН;
  
• 
  Наибольшие изменения концентрации ионов Н⁺ крови и межтканевой жидкости влияют на величину их осмотического давления.
  

Основные показатели:

• 
  В норме рН крови равно 7,4.
  

Смещение рН в сторону увеличения – алкалоз,

в сторону уменьшения - ацидоз. 

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. 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 её – об их увеличении.
Величина рН. Шкала рН и значения рН в организме человека.
От величины рН зависит стабильность мембран, функции ферментов, диссоциация электролитов, нервно-мышечная возбудимость и проводимость, комплексообразование и другие процессы.

Кислотно-основная система представляет собой соотношение между концентрациями активных масс водородных и гидроксильных (основных) ионов.

Сдвиг рН на ± 0,1 по сравнению с физиологической нормой приводит к расстройству дыхания и кровообращения,

---

на ± 0,3 – потере сознания,

в диапазоне ± 0,4 – гибели организма.


Значение pH в организме человека:

pH мозг – 7,1

pH слюна – 6,0-7,4

pH желудочный сок = 1,0-3,5

pH желчь – 7,8

pH печень – 7,2

pH панкреатическая секреция – 8,0-8,3

pH моча – 4,5-8,0

pH кости – 7,4

pH мускулы – 6,9-7,2

pH секрет тонкой кишки – 7,5-8,0

pH венозная кровь – 7,3-7,35

pH артериальная кровь – 7,4-7,45

pH капиллярная кровь – 7,35-7,4

pH сердце - 7,0-7,4
Буферные системы и буферная ёмкость.
Буферные растворы – растворы, поддерживающие определенную концентрацию ионов водорода (рН) при разбавлении и незначительно изменяющие ее при добавлении небольших количеств сильных кислот или щелочей.
К ним относятся:

1. Растворы, содержащие слабую кислоту и соль этой кислоты и сильного основания (СН₃СООН + СН₃СООNa);

2. Растворы, содержащие слабое основание и соль этого основания и сильной кислоты (NH₄OH + NH₄Cl);

3. Растворы, содержащие смесь солей слабых многоосновных кислот (Na₂HPO₄ + NaH₂PO₄);

4. Растворы, содержащие смесь средней гидролизующейся соли и кислой соли этой же кислоты (NaHCO₃ + Na₂CO₃).
Расчет рН буферного раствора производят по формулам:
 – для буферной смеси, образованной слабой одноосновной кислотой и ее солью

 – для буферной смеси, образованной слабым однокислотным основанием и его солью
Буферная смесь – количество вещества эквивалента сильной кислоты или щелочи, необходимое для смещения рН 1 л буферного раствора на одну единицу.



Буферная емкость раствора тем выше, чем больше концентрации компонентов и чем меньше эти концентрации различаются между собой.

Разбавление раствора не влияет на изменение рН, но сильно влияет на величину буферной емкости.

Поддержание постоянного уровня рН в крови и тканевых жидкостях достигается благодаря наличию нескольких буферных систем.

---

Важнейшие буферные системы:

1. Гидрокарбонатная буферная система – равновесием молекул слабой угольной кислоты с образующимися при ее диссоциации гидрокарбонат-ионами:

НСО₃^¯ + Н⁺ ↔ Н₂СО₃

НСО₃^¯ + Н₂О ↔ Н₂СО₃ + ОН^¯

2. Фосфатная буферная система характеризуется равновесием:

HPO₄²ˉ + H⁺ ↔ H₂PO₄^¯

НРО₄²ˉ + Н₂О ↔ Н₂РО₄^¯ + ОН^¯

3. Буферная система оксигемоглобин-гемоглобин, на долю которой приходится приблизительно 75% емкости крови, характеризуется равновесием между ионами гемоглобина и самим гемоглобином.

Таким образом, все буферные системы крови и тканевых жидкостей образуют единую взаимосвязанную систему.
Основы метода потенциометрии. Уравнение Нернста.

Стеклянный электрод.
Потенциометрия – один из самых простых электроаналитических методов. Прежде всего он используется для измерения pH, а также для установления ионного состава биологических жидкостей (кровь, моча). Это также способ преобразования селективных взаимодействий в аналитических сигнал в молекулярных сенсорных устройствах или процессе химической реакции.

Потенциометрия основана на измерении потенциала ячейки, т.е. разности потенциалов между двумя электродами в отсутствии тока во внешней цепи. Потенциал и область применения индикатора электрода зависят от его природы и селективности.
Два приема:

• 
  Прямая потенциометрия – измерение потенциала как функции активности определяемого компонента;
  

• 
  Потенциометрическое титрование – измерение потенциала электрода как функции объема реагента, добавленного к пробе.
  

Уравнение Нернста – уравнение, связывающее окислительно-восстановительный потенциал системы с активностями веществ, входящих в электрохимическое уравнение, и стандартными электродными потенциалами окислительно-восстановительных пар.


Стеклянные электроды – распространенные, удобные в обращении, ионоселективные электроды. С их помощью определяют рН растворов, концентрацию ионов Na

---

⁺, K⁺.


Пригоден для определения рН в интервале от 0 до 12. Для разных участков этого интервала применяют стеклянные электроды из разных стекол.

Недостатком стеклянного электрода является хрупкость стеклянной мембраны, а также возможность избирательной адсорбции некоторых ионов стеклянной поверхностью электрода, вследствие чего возникают ошибки при измерении.

Стеклянные электроды для измерения рН применяют в приборах, называемых рН - метрами.

Шкалы рН - метров градуированы в единицах рН.

---

Смотрите также файлы

• 1 Детский туризм как перспективное направление развития региона.doc

• Факторы, служащие причиной неэффективного взаимодействия, конфликтов или способствующие им, это барьеры общения.docx

• Тема. Проектирование аис.pdf

• Задание 1 Максимальное количество баллов 5.docx

• Понятие иска в арбитражном процессе.docx