Буферні розчини - це розчини, величина рН яких мало змінюється при додаванні до них невеликих кількостей сильних кислот або лугів, а також при розведенні.
C точки зору протонної теорії найпростіший буферний розчин складається з слабкої кислоти і сполученого їй підстави або слабкої основи і його сполученої кислоти.
Класифікація буферних систем
1. Кислотні. Складаються з слабкої кислоти і солі цієї кислоти. Наприклад, ацетатна буферна система (CH3 COOH + СН3 СООNa), гідрокарбонатна буферна система (H2 CO3 + NaHCO3).
2. Основні. Складаються з слабкої основи і його солі. Наприклад, аміачна буферна система (NH3 H × 2 O + NH4 Cl).
3. Сольові. Складаються з кислою і середньої солі або двох кислих солей. Наприклад, карбонатна буферна система (NaHCO3 + Na2 CO3), фосфатна буферна система (КН2 PO4 + К2 НPO4).
4. Амінокислотні і білкові. Якщо сумарний заряд молекули амінокислоти або білка дорівнює нулю (Ізоелектрична стан), то розчини цих сполук не є буферними. Їх буферне дію починає проявлятися тоді, коли до них додають деяку кількість кислоти або лугу.
Механізм дії буферних систем:
1. Розведення. При розведенні водою відбувається зменшення концентрації обох компонентів в буферній системі в однаковій мірі, тому величина їх співвідношення не зміниться. рК (кислоти) і рК (підстави) є постійними при даній температурі і не залежать від розведення. Дійсно, одночасне зниження концентрацій кислоти і солі в ацетатної буферної системі від 0,1 до 0,001 при розведенні водою змінює рН буферного розчину з 4,63 до 4,73. Отже, розведення в кінцевому підсумку мало змінює рН буферних систем.
2. Додавання кислот і підстав. При додаванні невеликих кількостей сильних кислот або підстав рН буферних систем змінюється незначно. Наприклад, розглянемо ацетатний буфер:
При додаванні до ацетатного буферу невеликої кількості HCl, відбувається взаємодія іонів Н + з основним компонентом буферного розчину:
Н + + СН 3 СОО - # 8644; СН3 СООН.
Ступінь дисоціації СН3 СООН мала і концентрація [H +] практично не змінюється. рН буферного розчину зменшиться, але незначно.
Таким чином, якщо до ацетатного буферу додати Х моль / л HCl, то рівняння для розрахунку рН буферної системи набуває вигляду:
рН = рК (кислоти) + lg
При додаванні невеликої кількості NaOH, OH - - іони нейтралізуються кислотним компонентом буферного розчину:
OH - + СН3 СООН # 8644; СН3 СОО - + Н 2 О.
В результаті цього, доданий серйозна причина замінюється еквівалентною кількістю слабкої сполученого підстави (СН3 СОО -), яке в меншій мірі впливає на реакцію середовища життє. рН буферного розчину збільшується, але незначно.
Таким чином, якщо до ацетатного буферу додати У моль / л NaOH, то рівняння для розрахунку рН буферної системи набуває вигляду:
рН = рК (кислоти) + lg
Буферна ємність (В) - це число молей еквівалента сильної кислоти або лугу, яке необхідно додати до 1 л буферного розчину, щоб змістити його рН на одиницю.
Буферна ємність системи визначається по відношенню до додається кислоті (Вкісл.) Або основи (луги) (ВОСН.) І розраховується за формулами:
Вкісл. = ВОСН. =
39. Рівняння Гендерсона-Гассельбаха для розрахунку pH буферних систем (висновок).
При великих концентраціях H і OH значно змінюється співвідношення компонентів буферної суміші -Cк / Сс збільшується або зменшується і pH може змінитися. Підтвердженням цього є рівняння Гендерсона-Гассельбаха, яке встановлює залежність [H], Кі, # 945; і Ск / Сс.
На прикладі буферної системи кислотного типу - суміші оцтової кислоти і її солі CH3COONa. Концентрація іонів водню в буферному розчині визначається константою іонізації оцтової кислоти:
Перетворимо до виду:
= Кі або = Кі Ск / Сс.
Буферні системи крові.
Буферні системи крові представлені буферними системами плазми крові і буферними системами еритроцитів. Буферні системи плазми - гідрокарбонатна, білкова і фосфатна, роль останньої незначна. На їх частку припадає »44% буферної ємності крові. Буферні системи еритроцитів - гемоглобіновая, гідрокарбонатна, система органічних фосфатів (фосфатная). На їх частку припадає »56% буферної ємності крові.
Так як в плазмі крові основну роль в зв'язуванні іонів Н + грає гідрокарбонат - аніон, його концентрація в плазмі обумовлює резервну лужність крові.
Гемоглобіновая буферна система знаходиться тільки в еритроцитах. Механізм її дії пов'язаний з приєднанням і віддачею кисню. У зв'язку з цим гемоглобін (Нв) має окислену ННвО2 і відновлену ННВ форми.
ННВ + О2 # 8644; ННвО2 # 8644; Н + + HвO2 -
Гемоглобіновая буферна система в організмі ефективно функціонує тільки в поєднанні з гідрокарбонатної системою.