Механизм действия фосфатного буфера.Уравнение Гендерсона-Гассельбаха

Буферные системы

буферные системы образованы буферными растворами

буферные – растворы, рН которых почти не меняется

при разбавлении или добавлении небольших количеств к-ты или основания

ПР: ацетатный СН₃СООН + СН₃СООNa

гидрокарбонатный Н₂СО₃ + NaНСО₃

аммиачный NН₄ОН + NH₄Cl

фосфатный NaH₂PO₄ + Na₂HPO₄

бикарбонатный NaНСО₃ + Na₂СО₃

согласно протонной теории буферные системы - сопряженные кислотно-основные пары B/BH⁺ и НА/А^-

B + H⁺ Û BH⁺ HA Û H⁺ + A^-

основание сопряженная к-та к-та сопряженное основание

в живых организмах буферные системы поддерживают кислотно-основный гомеостаз

кислотно-основный гомеостаз - кислотно-основное равновесие внутренней среды организма

рН внутренней среды организма должен быть оптимальным для биохимических реакций

для человека физиологическое значение pH=7,4

кислотно-основное равновесие поддерживают буферные свойства крови и механизмы коррекции

62)Классификация буферных систем.

буферные системы различают по компонентам:

- слабая кислота и ее соль, образованная сильным основанием – буферная система кислотного типа

ПР: ацетатный буфер СН₃СООН + СН₃СООNa

гидрокарбонатный буфер Н₂СО₃ + NaНСО₃

по теории Берстреда буферная система кислотного типа - сопряженная кислотно-основная пара НА/А^-

ПР: ацетатный буфер СН₃СООН/СН₃СОО^-

гидрокарбонатный буфер Н₂СО₃/НСО₃^-

- слабое основание и его соль, образованная сильной кислотой – буферная система основного типа

ПР: аммиачный буфер NН₄ОН + NH₄Cl

по теории Берстреда буферная система основного типа - сопряженная кислотно-основная пара B/BH⁺

ПР: аммиачный буфер NН₄ОН/NH₄⁺

- соли слабых многоосновных кислот – буферная система кислотного типа

ПР: фосфатный буфер NaH₂PO₄ + Na₂HPO₄

бикарбонатный буфер NaНСО₃ + Na₂СО₃

по теории Берстреда буферная система кислотного типа - сопряженная кислотно-основная пара НА/А^-

ПР: фосфатный буфер H₂PO^-/HPO₄^2-

бикарбонатный буфер НСО₃^-_/СО₃^2-

- амфолиты – буферная система кислотного типа

ПР: аминокислотный буфер

белковый буфер

 

63)Механизм действия ацетатного буфера.

ацетатный буфер состоит из уксусной кислоты СН₃СООН и ацетата натрия СН₃СООNa

- уксусная кислота – слабый электролит

СН₃СООН Û СН₃СОО^- + Н⁺

 

 

где К_а=1,85×10^-5 - коэффициент диссоциации уксусной кислоты

- ацетат натрия – сильный электролит

СН₃СООNa® СН₃СОО^- + Na⁺

ацетат натрия увеличивает концентрацию аниона СН₃СОО^-

равновесие реакции СН₃СООН Û СН₃СОО^- + Н⁺ смещается влево

диссоциация уксусной кислоты тормозится

практически, анион СН₃СОО^- образуется только путем диссоциации ацетата натрия СН₃СООNa

молярная концентрация аниона СН₃СОО^- равна молярной концентрации соли [СН₃СОО^-]=[СН₃СООNa]

- рН ацетатного буфера определяет К_а=1,85×10^-5 и соотношение концентрации уксусной кислоты и ацетата натрия

 

 

уравнение Гендерсона-Гассельбаха для расчета рН буферных систем кислотного типа

где рК – показатель кислотности уксусной кислоты

- при разбавлении ацетатного буфера соотношение концентрации кислоты и соли не меняется,

поэтому при разбавлении рН ацетатного буфера сохранится

- при добавлении кислоты идет реакция кислоты и ацетата натрия

СН₃СОО^- + Na⁺ + H⁺ + Cl^-® СН₃СООH + Na⁺ + Cl^-

катионы водорода H⁺ связываются анионами уксусной кислоты СН₃СОО^- + H⁺ ® СН₃СООH

рН ацетатного буфера изменится за счет увеличения концентрации уксусной кислоты и уменьшения соли

 

 

механизм изменения рН:

*хотя образуется избыток уксусной кислоты СН₃СООH и равновесие реакции СН₃СООН Û СН₃СОО^- + Н⁺ смещается вправо,

но по закону Освальда повышение концентрации СН₃СООH снижает степень ее диссоциации,

и концентрация катионов водорода H⁺ увеличивается незначительно,

поэтому при добавлении кислоты рН ацетатного буфера, практически, не изменится

- при добавлении основания идет реакция основания и уксусной кислоты

СН₃СООH + Na⁺ + ОН^-® СН₃СОО^- + Na⁺ + Н₂О

гидроксид-ионы ОH^- связываются катионами водорода уксусной кислоты ОН^- + H⁺ ® Н₂О

рН ацетатного буфера изменится за счет увеличения концентрации соли и уменьшения концентрации кислоты

 

 

механизм изменения рН:

*хотя образуется избыток аниона уксусной кислоты СН₃СОО^- и

равновесие реакции СН₃СООН Û СН₃СОО^- + Н⁺ смещается влево,

но по закону Освальда снижение концентрации СН₃СООH повышает степень ее диссоциации,

и концентрация катионов водорода H⁺ уменьшается незначительно,

*хотя уксусная кислота расходуется,

но диссоциируют на катионы водорода H⁺ только часть молекул кислоты,

которая восполняется за счет недиссоциирующих молекул, и диссоциация не прекращается,

поэтому при добавлении основания рН ацетатного буфера, практически, не изменится

- при добавлении небольших количеств кислот-щелочей изменение рН ацетатного буфера невелико

при добавлении больших количеств кислот-щелочей изменение рН ацетатного буфера значительно

Механизм действия фосфатного буфера.Уравнение Гендерсона-Гассельбаха.

фосфатный буфер состоит из солей ортофосфорной кислоты: однозамещенной NaH₂PO₄ и двузамещенной Na₂HPO₄

- соли ортофосфорной кислоты – сильные электролиты

Na₂HPO₄® NaHPO₄^- + Na⁺ NaHPO₄^-® HPO₄^2-+ Na⁺ HPO₄^2-Û PO₄^3-+ Н⁺(эта стадия практически, не идет)

NaH₂PO₄® H₂PO₄^- + Na⁺ H₂PO₄^-Û HPO₄^2-+ Н⁺ HPO₄^2-Û PO₄^3-+ Н⁺(эта стадия практически, не идет)

важно, что H₂PO₄^- - слабая кислота и слабый электролит, NaHPO₄^- - сильный электролит

- H₂PO₄^- - слабый электролит

H₂PO₄^-Û HPO₄^2-+ Н⁺

где К_а - коэффициент диссоциации кислоты H₂PO₄^-

- NaHPO₄^- - сильный электролит

NaHPO₄^-® HPO₄^2-+ Na⁺

NaHPO₄^-увеличивает концентрацию аниона HPO₄^2-

равновесие реакции H₂PO₄^-Û HPO₄^2-+ Н⁺ смещается влево

диссоциация H₂PO₄^- тормозится

практически, анион HPO₄^2- образуется только путем диссоциации NaHPO₄^-

молярная концентрация аниона HPO₄^2- равна молярной концентрации соли [HPO₄^2-]=[NaHPO₄^-]

- рН фосфатного буфера определяет К_а и соотношение концентрации H₂PO₄^-и NaHPO₄^-

уравнение Гендерсона-Гассельбаха для расчета рН буферных систем кислотного типа

где рК – показатель кислотности кислоты H₂PO₄^-

- при разбавлении фосфатного буфера соотношение концентрации кислоты и соли не меняется,

поэтому при разбавлении рН фосфатного буфера сохранится

- при добавлении кислоты идет реакция кислоты и NaHPO₄^-

HPO₄^2-+ Na⁺ + H⁺ + Cl^- ® H₂PO₄^- + Na⁺ + Cl^-

катионы водорода H⁺ связываются анионами HPO₄^2-+ H⁺ ® H₂PO₄^-

рН фосфатного буфера изменится за счет увеличения концентрации H₂PO₄^- и уменьшения HPO₄^2-

механизм изменения рН:

*хотя образуется избыток H₂PO₄^- и

равновесие реакции H₂PO₄^-Û HPO₄^2-+ Н⁺ смещается вправо,

но по закону Освальда повышение концентрации H₂PO₄^- снижает степень ее диссоциации,

и концентрация катионов водорода H⁺ увеличивается незначительно,

поэтому при добавлении кислоты рН фосфатного буфера, практически, не изменится

- при добавлении основания идет реакция основания и H₂PO₄^-

H₂PO₄^- + Na⁺ + ОН^- ® HPO₄^2- + Na⁺ + Н₂О

гидроксид-ионы ОH^- связываются катионами водорода ОН^- + H⁺ ® Н₂О

рН фосфатного буфера изменится за счет увеличения концентрации соли и уменьшения концентрации кислоты

механизм изменения рН:

*хотя образуется избыток аниона HPO₄^2- и

равновесие реакции H₂PO₄^-Û HPO₄^2-+ Н⁺ смещается влево,

но по закону Освальда снижение концентрации HPO₄^2- повышает степень ее диссоциации,

и концентрация катионов водорода H⁺ уменьшается незначительно,

*хотя HPO₄^2- расходуется,

но диссоциируют на катионы водорода H⁺ только часть молекул кислоты,

которая восполняется за счет недиссоциирующих молекул, и диссоциация не прекращается,

поэтому при добавлении основания рН фосфатного буфера, практически, не изменится

- при добавлении небольших количеств кислот-щелочей изменение рН фосфатного буфера невелико

при добавлении больших количеств кислот-щелочей изменение рН фосфатного буфера значительно