Puffer rendszerek és hatásmechanizmusuk
A pufferoldatok olyan oldatok, amelyek pH-ja kis mértékben változik, amikor kis mennyiségű erős sav vagy lúgot adnak hozzájuk, és hígítás esetén is.
A protonelmélet szempontjából a legegyszerűbb pufferoldat egy gyenge savból és konjugált bázisából vagy gyenge bázisából és konjugált savjából áll.
A pufferrendszerek osztályozása
1. Savas. Ezek gyenge savakból és sójából állnak. Például az acetátpuffer-rendszer (CH3COOH + CH3COOHa), a szénhidrogén-puffer-rendszer (H2C03 + NaHCO3).
2. Alapvető. Gyengébb bázisból és sójából áll. Például ammónia pufferrendszer (NH3H × 2O + NH4C1).
3. Sóoldat. Ezek savas és közepes sóból vagy két savas sóból állnak. Például a karbonát pufferrendszer (NaHCO3 + Na2CO3), a foszfátpufferrendszer (KH2 PO4 + K2 HPO4).
4. Aminosav és fehérje. Ha egy aminosav vagy fehérje molekula teljes töltése nulla (izoelektromos állapot), akkor ezeknek a vegyületeknek a oldata nem puffer. Pufferhatásuk akkor kezdődik, amikor valamilyen sav vagy lúg adagolódik hozzájuk.
A pufferrendszerek hatásmechanizmusa:
1. Vékonyodás. Vízzel hígítva mindkét komponens koncentrációja a pufferrendszerben ugyanolyan mértékben csökken, így az arányuk nagysága nem változik. pK (sav) és pK (bázis) egy adott hőmérsékleten állandóak, és nem függenek a hígítástól. Valójában a sav és a só koncentrációjának az acetátpuffer-rendszerben való egyidejű csökkenése vízzel hígított 0,1 M-tól 0,001 M-ig változik a pufferoldat pH-ja 4,63-ról 4,73-ra. Következésképpen a hígítás végül kevéssé változtatja meg a pufferrendszerek pH-ját.
2. Savak és bázisok hozzáadása. Ha kis mennyiségű erős sav vagy bázis adódik, a pufferrendszerek pH-értéke jelentősen változik. Például vegyünk figyelembe egy acetát puffert:
Ha az acetátpufferhez kis mennyiségű HCl-ot adunk, a H + ionok kölcsönhatásba lépnek a pufferoldat fő komponensével:
H + + CH3COO- # 8644; CH3COOH.
A CH3COOH disszociációjának mértéke kicsi, és a [H +] koncentrációja gyakorlatilag változatlan marad. A pufferoldat pH-értéke csökken, de kissé.
Így ha az acetát pufferhez X mol / l HCI-t adunk, akkor a pufferrendszer pH-értékének kiszámítására szolgáló egyenlet a következő alakú:
pH = pK (sav) + lg
Ha kis mennyiségű NaOH-ot adunk hozzá, az OH-ionokat semlegesítjük a pufferoldat savkomponensével:
OH - + CH3COOH # 8644; CH3COO- + H20.
Ennek eredményeként a hozzáadott erős bázist egy egyenlő mennyiségű gyenge konjugált bázis (CH3COO-) helyettesíti, amely kisebb hatást gyakorol a tápközeg reakciójára. A pufferoldat pH-ja nő, de kissé.
Így ha az acetátpufferhez Y mol / l NaOH-t adunk, akkor a pufferrendszer pH-értékének kiszámítására szolgáló egyenlet a következőképpen alakul:
pH = pK (sav) + lg
A (B) pufferkapacitás az erős sav vagy lúg ekvivalensének móljainak száma, amelyet 1 liter pufferoldathoz kell hozzáadni, hogy a pH-t egyenként változtassa.
A rendszer pufferkapacitását a hozzáadott sav (sav) vagy bázis (lúg) (Vos.) Tekintetében határozzák meg, és a következő képletekkel számolják:
Vkisl. = Vos. =
39. A Henderson-Hasselbach-egyenlet a pufferrendszerek pH-értékének kiszámítására (következtetés).
A H és az OH magas koncentrációi esetén a -Ck / Cc pufferösszetevő összetevői aránya jelentősen emelkedik vagy csökken, és a pH változhat. Ezt erősíti meg a Henderson-Hasselbach-egyenlet, amely meghatározza a [H], Ki, # 945; és Ck / Cc.
A sav típusú pufferrendszer példája az ecetsav és a CH3COONa sója keveréke. A hidrogénionok koncentrációját a pufferoldatban az ecetsav ionizációs állandójával határozzuk meg:
Konvertálás az űrlapra:
= KI vagy = KI Sk / С.
A vér pufferrendszerei.
A vér pufferrendszereit a vérplazma pufferrendszerei és az eritrociták pufferrendszerei képviselik. A plazma - szénhidrogén, a fehérje és a foszfát pufferrendszere, az utóbbi szerepe elhanyagolható. Ezek a vér pufferkapacitásának 44% -át teszik ki. Eritrociták pufferrendszerei - hemoglobin, hidrokarbonát, szerves foszfátok (foszfát) rendszere. Ezek a vér pufferkapacitásának 56% -át teszik ki.
Mivel a vérplazmában a H + ionok kötődésének fő szerepe a szénhidrogén - anion, a plazmakoncentrációja a vér tartalék lúgosságát okozza.
A hemoglobin puffer rendszert csak eritrociták találják. A hatásmechanizmus az oxigén hozzáadásával és felszabadításával függ össze. Ennek kapcsán a hemoglobin (HB) oxidált HN02-ot és csökkent HHB-formát tartalmaz.
HHB + O2 # 8644; NNvO2 # 8644; H + + HBO2 -
A szervezetben található hemoglobin pufferrendszer hatékonyan csak egy szénhidrogén-rendszerrel kombinálva működik.