Механизм буферного действия

Буферные системы могут быть четырех типов:

1.Слабая кислота и ее соль:

НА↔А- + Н+

КА→К+ + А-

Ацетатная буф.система

СН3СООН ↔СН3СОО- + Н+

СН3СООNa→Nа+ + СН3СОО-

При добавлении сильной кислоты:

СН3СОО- + Н+→ СН3СООН

При добавлении щелочи:

СН3СООН + ОН-→ СН3СОО- + Н2О

рН постоянный

2.Слабое основание и его соль

ВОН↔В+ + ОН-

ВА→В+ + А-

NH4ОН↔NH4+ + OH-

NH4Cl→NH4+ + Cl-

NH4+/NH3

Чем больше конц. К-осн.пары, тем лучше р-р противостоит доб.щелочи или к-ты.

3.Две кислые соли:

карбонатная буферная система СО32- /НСО3- в растворе Na2CO3 и NaHCO3,

фосфатная буферная система НРО42-/Н2РО4- в растворе Nа2НРО4 и NаН2РО4,

Эти солевые буферные системы можно отнести к 1-му типу, т. к. одна из солей этих буферных систем выполняет функцию слабой кислоты. Так, в фосфатной буферной системе анион Н2РО4- является слабой кислотой.

Способность сохранять постоянное значение рН называют буферным действием.

Значение pH буферного раствора можно рассчитать по формуле:

,

где рК - это отрицательный десятичный логарифм от константы диссоциации кислоты НА .

Буферные системы крови. Механизм действия.

Бикарбонатная буферная система: NaHCO3/ H2CO3:

Наиболее важная буферная система крови, на её долю в крови приходится больше 50% буферного действия. Кислоты, образованные в организме в результате метаболизма попадают в кровь, где связываются с бикарбонатной буферной системой: NaHCO3 + HCl⤑ NaCl + H2CO3

Угольная кислота переносится кровью в легкие, что обеспечивает выделение CO₂ в воздух: H2CO3⤑ CO₂ + H₂O таким путем организм освобождается от избытка кислоты, накапливаемой соли и H₂O удаляются с мочой и потом. Убыль бикарбоната пополняется в процессе тканевого дыхания.

Если в кровь попадает щелочь: H2CO3 + NaOH NaHCO3 + H₂O

Расчет pH бикарбонатной буферной системы происходит по уравнению Гендерсона-Гессельбаха:

pH= pKa (H2CO3)+lg pKa (H2CO3)=6,36

Фосфатная буферная система: Na₂HPO₄/NaH₂PO₄

Имеет наибольшее значение в биологических жидкостях(моче, крови, соке пищеварительных желез) и главным образом сосредоточено в почках.

Расчет pH= pK (H₂PO₄^-)+lg

Имеет более высокую емкость по кислоте, чем по щелочи, поэтому она эффективно нейтрализует кислые метаболиты, поступающие в кровь.

Т.к. буферная емкость по кислоте и по щелочи данной буферной системы мало отличается друг от друга поэтому фосфатная система участвует в нейтрализации основных продуктов

Щелочь, попадая в почки, то происходит нейтрализация кислоты щелочью: NaH₂PO₄ + NaOH Na₂HPO₄ + H₂O

Белковая буферная система:

Значительную долю буферной емкости крови обеспечивают белковые системы(гемоглобин, оксигемоглобин, белки плазмы)

Благодаря белкам клетки и ткани организма проявляют значительные буферные действия.

Молекула белков содержит остатки аминокислот : NH₂ – CH(R) – COOH

Аминокислоты – амфотерные электролиты. COOH COO^-

Белковая буферная система состоит из протеинов: Pt ↔ Pt

: NH₂ NH₃ сопряженное основание(внутр. соль)

Изоэлектрическая точка – значение pH при котором аминокислота или белки находятся в виде внутренней соли и количество COO^- и NH₃ равны.

COOH COOH

Pt + HCl ⤑ Pt

NH₃ NH₃Cl солянокислый протеин

При добавлении кислоты ионы Н⁺ связываются соленой формой. Количество незначительной кислоты повышается, а солевая форма белка понижается, поэтому pH остается постоянным.

При добавлении щелочи к данному буферному раствору:

COOH COONa

Pt + NaOH ⤑ Pt

NH₃ NH₃OH протеинат натрия

Количество солевой формы белка повышается, а внутренние соли понижаются. pH практически не меняется

Гемоглобиновая буферная система:

Сосредоточена в эритроцитах.

Состоит из четырех компонентов, поэтому обладает высокой буферной емкостью.

ННв↔ Н_В^- + Н⁺ НН_В – гемоглобиновая кислота

ННвО₂ ↔Н⁺ + Н_ВО₂^- ННвО₂ – оксигемоглобиновая кислота

Гемоглобиновая буферная система в организме работает в сочетании с бикарбонатной. В легких гемоглобин взаимодействует с О₂ воздуха образуется оксигемоглобин: ННв + О₂ ⤑ ННвО₂

Оксигемоглобин как более сильная кислота взаимодействует с HCO₃^- с образованием более слабой H2CO3 ⤑ удаляется легкими

ННв + О₂ + HCO₃^- = Н_ВО₂^- + H₂O + СО₂ процесс, протекающий в легочных капиллярах

Н_ВО₂^- + H₂CO₃ = О₂ + ННв + HCO₃^- процесс, протекающий в тканевых капиллярах