Файл: Химия Часть 3.doc

9. Найти объем раствора гидроксида калия с концентрацией 0,05 моль/л, который надо прилить к 50 мл раствора муравьиной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л, чтобы получить буферный раствор с рН = 4. (НСООН) = 1,8∙10^⁴.

Решение.

Используя уравнение Гендерсона-Гассельбаха получаем:

Следовательно:

Количества взятых для реакции реагентов составляют:

;

Количество прореагировавших реагентов равны между собой, поэтому количество оставшейся после реакции кислоты:

Количество образовавшейся соли равно количеству прореагиро-вавших реагентов и составляет 0,05х моль.

Таким образом:

Решая уравнение, получаем:

;

10. На титрование 50 мл буферного раствора с рН = 7,0 в присут-ствии индикатора HInd с = 8,5 израсходовано 2 мл раствора NaOH с С(NaOH) = 0,8 моль/л. Вычислить буферную емкость раствора.

Решение.

В соответствии с теорией кислотно-основных индикаторов, в точке перехода окраски индикатора рН = (HInd), т. е. после до-бавления NaOH рН = 8,5.

Тогда:

11. Буферная емкость гидрокарбонатной буферной системы по щелочи составляет 20 ммоль/л. Найти изменение pH буфера при добавлении к 100 мл буферного раствора 10 мл раствора KOH с С(KOH) = 0,1 моль/л.

Решение.

Изменение pH буфера найдем по формуле (9):

11. На титрование 50 мл фосфатного буфера, содержащего рав-ные количества Na₂HPO₄ и NaH₂PO₄, в присутствии индикатора HInd с = 8,5 затрачено 2 мл раствора NaOH с С(NaOH) = 0,65 моль/л. Вычислить буферную емкость раствора, если (H₂PO₄^) = 7,2.

Решение.

Значение рН буфера до титрования найдем по уравнению Гендерсона-Гассельбаха. Поскольку количества компонентов равны:

В соответствии с теорией кислотно-основных индикаторов, в точке перехода окраски индикатора рН = (HInd), т.е. после добавления NaOH рН = 8,5.

Тогда:

12. Рассчитать буферную емкость крови, если добавление к 50 мл крови 20 мл раствора HCl c C(HCl) = 0,05 моль/л вызвало снижение pH крови от 7,4 до 7,0.

Решение.

Буферную емкость крови по кислоте рассчитаем по формуле (8):

13. Определить, какие изменения произойдут в плазме крови человека, если парциальное давление СО₂ над кровью увеличится на 10 мм рт. ст. по сравнению с нормой. Норме соответствуют значе-ния: pH = 7,4; С(НСО₃^) = 24 ммоль/л; Физио-логическое значениесоставляет 6,1.

Решение.

Самая мощная буферная система крови  гидрокарбонатная. Она первой реагирует на изменения, происходящие в плазме крови и в эритроцитах. Таким образом, pH плазмы крови в указанных условиях можно рассчитать по уравнению (11):

Незначительное снижение pH плазмы крови по сравнению с нормой свидетельствует о газовой (дыхательной) форме ацидоза.

14. Определить, какого типа буферная система находится в растворе валина, 1 л которого содержит 0,2 моль катионной формы и 0,4 моль биполярной формы. Рассчитать pH раствора, если для валина ,.

Решение.

В данном случае раствор валина представляет собой буферную систему I типа: катионная форма является слабой кислотой, а биполярный ион  сопряженным основанием. Равновесию между катионной и биполярной формами валина отвечает константа , поэтому уравнениеГендерсона-Гассельбаха имеет вид:

15. Определить, какого типа буферная система образуется при добавлении к 50 мл раствора аланина с молярной концентрацией 0,1 моль/л 20 мл раствора NaOH с С(NaOH) = 0,05 моль/л. Рассчитать рН раствора, если для аланина ,.

Решение.

В водном растворе аланин присутствует преимущественно в виде биполярного иона. При добавлении щелочи от группы NH₃⁺ биполярного иона аланина отщепляется протон и образуется форма «белок-основание»:

Таким образом, образуется буферная система II типа  слабое основание и его катион В/ВН⁺.

Количества взятых для реакции реагентов составляют:

;

Количества прореагировавших между собой реагентов равны, поэтому количество аланина в форме биполярного иона (кислоты в уравнении Гендерсона-Гассельбаха) равно:

а количество сопряженного основания (формы «белок-основание»):

Равновесию соль «белка-основания» «белок-основание» соот-ветствует константа = 9,7, поэтому уравнениеГендерсона-Гассельбаха запишется:

16. Найти соотношение форм глутамина при физиологических условиях (рН = 7,4), если для этой -аминокислоты:  2,2;  9,1. Проявляет ли в этих условиях раствор глутамина буферное действие?

Решение.

Найдем величину pI глутамина:

Так как pH  pI, то в растворе присутствуют анионная («белок-основание») и биполярная (соль «белка-основания») формы (буферная система II типа). Их соотношение определяется по уравнению Гендерсона-Гассельбаха:

Таким образом, соотношение форм аминокислоты составляет 50:1. При таком соотношении количеств компонентов система буферного действия не проявляет.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое буферная система?

2. Что такое буферный раствор?

3. Что называется буферным действием?

4. Какие вам известны основные типы буферных систем? Приведите примеры.

5. Какие компоненты содержат буферные системы с точки зрения протолитической теории?

6. В чем заключается механизм действия буферных систем? Рассмотрите в качестве примеров ацетатную и аммонийную буферные системы.

7. Что называется буферной емкостью? От каких факторов зависит буферная емкость?

8. Как определяют величины буферной емкости по кислоте () и по щелочи ()? Для известных вам буферных систем укажите компонент, определяющий буферную емкость раствора по кислоте (по щелочи).

9. Запишите уравнение Гендерсона-Гассельбаха в общем виде, а также для ацетатной, гидрокарбонатной, фосфатной и аммиачной буферных систем.

10. От чего зависит величина рН буферных растворов?

11. Что такое зона буферного действия? Как она определяется?

12. Какие буферные системы поддерживают постоянство кислотно-основного равновесия плазмы крови? Какова их буферная емкость по кислоте и по щелочи?

13. Какие буферные системы поддерживают постоянство кислотно-основного равновесия внутри эритроцитов? Какова их буферная емкость по кислоте и по щелочи?

14. Что такое алкалоз и ацидоз? Как можно ликвидировать газовую и метаболическую формы ацидоза?

15. Какие количественные показатели характеризуют буферные свойства крови?

16. К 10 мл ацетатного буфера с рН = 6 добавили 90 мл воды. Чему равен рН раствора после разбавления? Изменилась ли буферная емкость системы после добавления воды?

17. Ацетатные буферные системы получены смешиванием:

1) 1 мл раствора кислоты с С(к-ты) = 0,1 моль/л и 9 мл раствора соли с С(соли) = 0,1 моль/л;

2) 1 мл раствора кислоты с С(к-ты) = 0,01 моль/л и 9 мл раствора соли с С(соли) = 0,01 моль/л.

Будет ли отличаться окраска растворов при добавлении индика-тора метилрот?

18. Для приготовления буферных растворов использовали:

1) 7 мл раствора NН₃·Н₂О с С(NH₃·Н₂О) = 0,2 моль/л и 3 мл раствора NН₄С1 с С(NH₄Cl) = 0,2 моль/л);