Буферная емкость и факторы на нее влияющие. Зона буферного действия. — Мегаобучалка

Буферная емкость(В)– величина, характеризующая способность БС противодействовать изменению рН, при добавлении щелочей или сильных кислот.
В= n(1/zX)/ ΔpH*Vб.= С(1/z X)*Vx/ ΔpH*Vб.
В-буферная емкость,
n-кол-во вещества (ммоль),
z-число эквивалентов,
X- формула сильной кислоты или щелочи,
n(1/z X)- кол-во эквивалентного в-ва X(ммоль),
ΔpH=pHкон.-рНнач. (по модулю),
С(1/z X)- молярная концентрация эквивалентного в-ва X(ммоль/л),
Vx-объем растворенного в-ва X (л),
Vб.- объем БР (л)

[B]-ммоль/л- ммоль эквивалентов сильной кислоты или щелочи на 1л БР.
Вx-буферная емкость по кислоте,
Вщ- буферная емкость по щелочи.

Факторы, влияющие на В:
1. Концентрация компонентов БС, чем она больше, тем больше кол-ва сильной кислоты или щелочи может быть нейтрализовано, тем больше В.
2. Отношение концентраций компонентов, а, следовательно рН БР, которое, как следует из уравнения Г-Г, зависит от этого показателя.
Если концентрации компонентов одинаковы, то их отношение равно 1, тк. Lg=0, то уравнение Г-Г примет следующий вид:
для КБС: рН=рКк,
для ОБС: рН=14-рКо.
Именно при этих значениях рН, В будет максимальной.
БС обладают буферной емкостью только при определенных значениях рН, в так называемой зоне буферного действия.
ЗБД– интервал значения рН, внутри которого БС способна противодействовать изменению концентрации Н+ ( изменению реакции среды).
Интервал примерно равен двум единицам рН.
1.КБС: рН=рКк±1
2.ОБС: рН=(14-рКо)±1
Вывод: для того, чтобы рН БР входило в зону БД, концентрация одного компонента не должна превышать концентрацию другого больше , чем в 10 раз

 

23. Буферные системы крови:состав, распределение в плазме и эритроцитах, иеханизм действия гидрокарбонатной, фосфатной, белковой буф. Систем. pH в крови в норме, pH артериальной и венозной крови

Постоянство pH внутренней среды организма обусловлено совместным действием буферных систем и ряда физиологических механизмов (деятельность легких, выделительная функция почек).

Ph во в артериальной крови 7,4 (7,36-7,46), в венозной крови 7,38. Колебание pH в этих водных сегментах совместимо с жизнью (6,9-7,8). На их долю 44% буферной емкости крови.

Распределение БС в плазме – гидрокарбонатная 35%, белковая 7%, фосфатная 2% .На их долю 44% буферной емкости крови.

В эритроцитах- гемоглобиновая 35%, гидрокарбонатная 18%, фосфатная(органических фосфатов) 3%. На их долю приходится 56% буферное емкости крови.

Поддержание pH крови является важнейшей физиологической задачей. Если бы не существовало механизма поддержки pH, то огромное количество кислотных продуктов, образовавшихся в результате метаболизма, вызывали бы закисление (ацидоз). В меньшей степени в организме накапливаются в процессе метаболизма щелочные продукты, которые могут сместить pH среды в щелочную сторону ( алкалоз ).

Постоянство pH во внеклеточном сегменте поддерживается сильными буферными системами крови, дыхательной и почечной регуляцией. Важными буферными системами являются: бикарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая, белковая

Бикарбонатная буферная система.

NaHCO₃/ H₂CO₃ = 20:1

Эта система представлена бикарбонатом натрия (гидрокарбонатом) и угольной кислотой.

Механизм действия.

При накоплении в организме кислых продуктов они вступают в реакцию нейтрализации с бикарбонатом Na с образованием NaCl и H₂CO₃ (который диссоциирует на CO₂ и H₂O) CO₂ с помощью гемоглобиновой буферной системы переносится в легкие, а оттуда выводится из организма. Таким образом существует связь между этими двумя буферными системами.

NaHCO₃ + НCl NaCl + H₂CO₃ (диссоциирует на)

 

H₂O CO₂

При появлении в крови избытка щелочных продуктов в реакцию вступает второй компонент буферной системы H₂CO₃, в результате чего образуется бикарбонат Na и вода. Избыток NaHCO₃ удаляется через почки.

 

H₂CO₃ + NaOHNaHCO₃ + H₂O

Таким образом, благодаря легким и почкам соотношение между NaHCO₃ и H₂CO₃ поддерживается на постоянном уровне равном 20:1 (это соотношение свидетельствует о том, что щелочной компонент буфера должен быть больше кислотного резерва т.к. вероятность образования в организме кислого продукта намного выше).

Фосфатная буферная система.

1% от всей емкости крови. Она представлена солями фосфорной кислоты: двух и одного замещенного фосфорнокислого Na.

Na₂HPO₄/ NaH₂PO₄ = 4:1

Механизм действия.

При появлении в среде кислого продукта появляется однозамещенный NaH₂PO₄-менее кислый продукт, а при защелачивании двузамещенный Na₂HPO₄.

Действие фосфатного буфера связано с действием почек, а механизм регуляции, как и у бикарбонатной буферной системы, т. е. при закислении среды в почках возрастает секреция ионов водорода в просвет канальцев, где эти ионы вступают в реакцию с двузамещенным фосфорнокислым Na (Na₂HPO₄) и образованием Na₂H₂PO₄ который выделяется с мочой, и наоборот.

HPO₄^2- + H⁺ H₂PO₄^–

H₂PO₄^– + OH^– HPO₄^2- + H₂O

Гемоглобиновая буферная система.

Самая сильная система крови. Она в 9 раз мощнее бикарбонатного буфера и на ее долю приходится 75% всей емкости крови.

Белковая буферная система.

Имеет меньшее значение для поддержания К.О.С. в плазме крови.

Механизм :

1. Взаимодействие с кислотой

(NH₄)⁺-R-(COO^–)+H⁺=(NH₃)⁺ -R-(COOH)

2. Взаимодействие со щелочью

(NH₃)⁺ -R-(COO^–)+ OH^– =(NH₂) -R-(COO^–)+H₂O

 

емкость буферных систем

емкость буферных систем

Advertisement

1 of 13

Top clipped slide

Download to read offline

Health & Medicine

емкость буферных систем

Advertisement

Advertisement

Advertisement

емкость буферных систем

1. ЕМКОСТЬ БУФЕРНЫХ СИСТЕМ. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЕЁ. БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ КРОВИ, ИХ РОЛЬ. АЦИДОЗ. АЛКАЛОЗ
2. ПЛАН: 1. Емкость буферных систем 2. Факторы влияющие на емкость буферных систем 3. Буферные системы крови и их роль 4. Ацидоз 5. Алкалоз
3. 1.ЕМКОСТЬ БУФЕРНЫХ СИСТЕМ • Емкостью буферных систем называется способность буферных систем противодействовать резкому изменению pH при добавлении к ним сильной кислоты или основания является ограниченной. • Буферная смесь поддерживает pH постоянным только при условии, что количество вносимых в раствор сильной кислоты или щелочи не превышает определенной величины. В противном случае наблюдается резкое изменение pH, т.е. буферное действие раствора прекращается. Это связано с тем, что в результате реакции изменяется соотношение молярных концентраций компонентов буферной системы. • Количественно буферное действие раствора характеризуется с помощью буферной емкости (В). • Различают буферную емкость по кислоте (Bк) и буферную емкость по основанию, или щелочи (Во).
4. БУФЕРНАЯ ЕМКОСТЬ ПО КИСЛОТЕ: • Буферной емкостью по кислоте является то количество химических эквивалентов сильной кислоты, которое нужно добавить к 1 л (1 дм3) буферной системы, чтобы уменьшить её pH на единицу. Она рассчитывается по следующей формуле: , где n(1/z* HA)- число молей химических эквивалентов сильной кислоты, добавленное к 1 дм3 буф. системы. ph2- водородный показатель системы до добавления сильной кислоты, ph3 – водородный показатель системы после добавления кислоты • В более общем случае( если брать не 1 дм3 буферной системы, а любой другой её объем, выраженный в литрах или кубических дециметрах) формула будет:
5. БУФЕРНАЯ ЕМКОСТЬ ПО ОСНОВАНИЮ • Буферной емкостью по основанию является то количество химических эквивалентов сильного основания (щелочи), которое нужно добавить к 1 л (1 дм3) буферной системы, чтобы вызвать увеличение её pH на единицу. Она рассчитывается по следующей формуле: где n(1/z*В)- число молей химических эквивалентов основания , добавленное к 1 дм3 буф.
   раствора. ph2- водородный показатель раствора до добавления основания, ph3 – водородный показатель раствора после добавления основания. • В более общем случае (если брать не 1 дм3 буферной системы, а любой другой её объем) формула будет выглядеть так:
6. 2.ФАКТОРЫ ВЛИЯЮЩИЕ НА БУФЕРНУЮ ЕМКОСТЬ 1. Чем больше количество компонентов кислотно-основной пары основание/сопряженная кислоты в растворе, тем выше буферная емкость этого раствора (следствие закона эквивалентов). 2. Буферная емкость зависит от соотношение концентраций компонентов буферного раствора, а следовательно, и от pH буферного раствора. На данном рисунке показан типичный график зависимости буферной емкости от pH на примере ацетатной кислотно- основной системы. Наибольшая способность этой системы противостоять изменению pH, соответствует значению pH=pKa=4,76.
7. 3.БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ КРОВИ И ИХ РОЛЬ • В организме человека в результате протекания различных метаболических процессов постоянно образуются большие количества кислых продуктов. Среднесуточная норм их выделения соответствует 20-30 дм3 раствора сильной кислоты с молярной концентрацией химического эквивалента кислоты, равной 0,1 моль/дм3 (или 2000-3000 ммоль химического эквивалента кислоты. • Образуются при этом и основные продукты (аммиак, мочевина, креатин и др.), но только в гораздо меньшей степени. • В состав кислых продуктов обмена веществ входят как неорганические (Н2СО3, Н2SО4), так и органические (молочная, масляная, пировиноградная и др.) кислоты
8. БИКАРБОНАТНАЯ БУФЕРНАЯ СИСТЕМА: • Является самой регулируемой системой крови. На её долю приходится около 10% всей буферной емкости крови. Она представляет собой сопряженную кислотно-основную пару, состоящую из гидратов молекул CO2 (выполняющий роль доноров протонов) и гидрокарбонат-ионов НСО3 – (выполняющий роль акцептора протонов) • Гидрокарбонаты в плазме крови и в других межклеточных жидкостях находятся главным образом в виде натриевой соли NaHCO3,а внутри клеток – калиевой соли. • Концентрация ионов НСО3 – в плазме крови превышает концентрацию СО2 в 20 раз. • При выделение в кровь относительно больших количеств кислых продуктов ионы Н+ взаимодействуют с НСО3 – • Если же в крови увеличивается концентрация основных продуктов, то происходит их взаимодействие со слабой угольной кислотой
9. ФОСФАТНАЯ БУФЕРНАЯ СИСТЕМА • Представляет собой сопряженную кислотно-основную пару Н2РО4– /НРО42– • Роль кислоты выполняет дигидрофосфат натрия Nah3PO4, а роль её соли – гидрофосфарт натрия Na2HPO4. Фосфатная буферная система составляет лишь 1% буферной емкости крови. Отношение с(Н2РО4–)/с(НРО42–) в ней равно 1:4 и не изменяется со временем, т.к. избыток одного из компонентов выделяется с мочой. • Имеет важное значение в других биологических средах: некоторых внутриклеточных жидкостях, моче, выделениях (или соках) пищеварительных желез.
10. БЕЛКОВЫЙ БУФЕР • Представляет собой систему из белковых (протеиновых) молекул, содержащих в своих аминокислотых остатках как кислотные СООН-группы, так и основные NН2-группы, выполняющие роль слабой кислоты и основания. • Белковый буфер является амфотерным • Компоненты данного буфера: При увеличении концентрации кислых продуктов : Нейтрализация основных продуктов обмена веществ
11. ГЕМОГЛОБИНОВЫЙ И ОКСИГЕМОГЛОБИНОВЫЙ БУФЕРА • Наиболее могучие буферные системы крови, находящийся в эритроцитах крови. • На их долю приходится 75% всей буферной емкости крови. По своей природе и механизму действия они относятся к белковым буферным системам. • Гемоглобиновый буфер присутствует в венозной крови, и его состав можно представить следующим образом: • Поступающие в венозную кровь СО2 и другие кислые продукты обмена реагирую с калиевой солью гемоглобина • Оксигемоглобиновый обладает более сильными кислотными св-ми. Он взаимодействует с гидрокарбонатом калия/натрия, вытесняя из него Н2СО3, которая распадается на СО2 и Н2О. СО2 выделяется через легкие
12. 4.АЦИДОЗ • При ацидозе концентрация водородных ионов в крови становится выше границ нормы. При этом, естественно, pH уменьшается. Снижение величины pH ниже 6,8 вызывает смерть • Дыхательный ацидоз возникает в результате уменьшения минутного объема дыхания (например, при бронхиальной астме, отеке, эмфиземе легких, асфиксии механического порядка и т.
    д.) • Метаболический ацидоз – самая частая и тяжелая форма нарушений кислотно-основного равновесия. Он обусловлен накоплением в тканях и крови органических кислот. Данный тип ацидоза связан с нарушением обмена веществ и возможен при диабете, голодании, лихорадке, заболеваний ЖКТ и т.д.
13. 5.АЛКАЛОЗ • Состояние алкалоза наблюдается при уменьшении концентрации ионов Н– (рН возрастает) по сравнению с нормой. Увеличение значений рН до 8,0 приводит к быстрому летальному исходу. • Дыхательный алкалоз возникает при вдыхании чистого кислорода, компенсаторной одышке, сопровождающей ряд заболеваний, пребывании в разряженной атмосфере. • Метаболический алкалоз развивается при потере в результате неукротимой рвоты большого количества кислотных эквивалентов и всасываний в кровь большого числа основных эквивалентов кишечного сока, а так же при накоплении в тканях основных продуктов обмена веществ.

Advertisement

Емкость буфера

Емкость буфера

Реклама

1 из 10

Верхний обрезанный слайд

Скачать для чтения в автономном режиме

Образование

Этот слайд содержит всю информацию о емкости буфера. Факторы, влияющие на буферную емкость. Для получения дополнительной информации обращайтесь:[email protected]

Реклама

Реклама

Реклама

Буфер и емкость буфераМирза Салман Байг11,1 тыс. просмотров•10 слайдов

емкость буфера, подготовка буфера и стабильность буфера АУФИК МУЛЛА1.5K показов •8 слайдов

Буферы в фармацииУниверситет Замбии, Школа фармации, Лусака, Замбия52,3 тыс. просмотров•27 слайдов катѕωαмｿ●๋ M25,2 тыс. просмотров•43 слайда

Буфер: Приложения и емкость SBMirza Salman Baig4,3 тыс. просмотров•17 слайдов

Емкость буфера

1. Емкость буфера Представлено: – Г-н Рушикеш Лаксман Тамхане
2. Емкость буфера  Определение: – • Количество кислоты или основания, которое можно добавить к 1 л буферного раствора до изменения его рН. существенно. ИЛИ • Максимальное количество сильной кислоты или сильного основания, которое можно добавить до значительного изменения происходит рН. • Обозначается термином «индекс буфера» (β). Он также известен как значение буфера или эффективность буфера. • Математически буферная емкость выражается как: β =B/pH……(Уравнение №1) Где, ΔB=количество кислоты или основания, добавленное для изменения pH на 1 единицу ΔpH= изменение pH
3. Емкость буфера Емкость буфера зависит от двух факторов я. Отношение соли к кислоте или основанию II. Общая концентрация буфера Связь между емкостью буфера и концентрацией буфера дана Коппелем, Спиро и Ван Слайком. Уравнение:- β = 2,3CKa[h4O] Ка+[h4O+] Где, C = общая концентрация буфера (сумма молярной концентрации кислоты и соли) • Емкость буфера не является фиксированным значением. Это зависит от количества добавленной основы. • Для большинства фармацевтических растворов обычно достаточно буферов в диапазоне 0,01-0,1. • Буферная емкость должна быть достаточно высокой, чтобы поддерживать срок годности продукта в течение длительного времени. • Но в случае офтальмологических и родительских продуктов буферная емкость должна быть низкой.
4. Емкость буфера  Максимальная емкость буфера: – Максимальная буферная емкость возникает, когда pH=pKa или [h4O+]=Ka Вmax= 2,303C [h4O+]2/ [2(h4O+)]2 Вmax= 2,303C/4 Βmax= 0,576 C …. .уравнение 2 Например, при добавлении 0,03 моля гидроксида натрия к 0,1 М ацетатной буферной системе рН увеличивается с 4,76 до 5,03 при изменении рН на 0,27 ед.,
5. Факторы, влияющие на буферную емкость 1. Отношение [A-]/[HA] 2. Общая концентрация буфера: 3. Температура 4. Ионная сила:
6. Факторы, влияющие на буферную емкость 1. Отношение [A-]/[HA]/отношение соли к кислоте или основанию.:- • Фактическая концентрация соли по отношению к кислоте или основанию влияет на буфер. Это соотношение должно быть 1:1. на этой стадии рН считается оптимальным. • Чем больше молекул Соли и Кислоты или Основы присутствует в растворе, тем меньше влияние кислоты или добавление основания в зависимости от pH раствора. • Рассмотрите добавление HCl к реакции, в которой изначально нет соли и присутствует молекула кислоты А- + HCl НА + Cl- • Это изменяет pH, но очень медленно из-за присутствия большого количества соли. После продолжения добавления HCl. наступит момент, когда Соль будет уничтожена, а HCl отдаст электрон непосредственно H3O HCl + h3O h4O+ + Cl- • Этот момент называется разрушением буферного раствора.
7. Факторы, влияющие на буферную емкость 2. Общая концентрация буфера: • Буферная емкость зависит от концентрации буфера. • Например, для 0,5 М буфера потребуется больше кислоты и основания по сравнению с 0,05 М. • Связь между буферной емкостью и буферной концентрацией определяется следующим образом: β = 2,3CKa[h4O] Ка+[h4O+] • Буферный раствор, содержащий слабую кислоту и ее соль, имеет максимальную буферную емкость (βmax), когда рН = рКа • Следовательно, максимальная емкость буфера определяется уравнением № 2, которое • Вmax= 0,576 С
8. Факторы, влияющие на буферную емкость 3. Температура:- • Значения pH зависят от температуры. • Буферы должны поддерживаться при постоянной температуре. • Любое изменение температуры буфера приводит к снижению эффективности буфера. • Было обнаружено, что буфер, содержащий основание и его соль, демонстрирует большие изменения в буферной емкости при температура. • Влияние температуры на pH приведено ниже:
9. Факторы, влияющие на буферную емкость 4. Ионная сила: • Ионная сила снижается при разбавлении. • Изменение ионной силы изменяет рН буферного раствора, что приводит к снижению буферной емкости. • Таким образом, всякий раз, когда упоминается рН буферного раствора, следует указывать ионную силу.

Реклама

физическая химия – Как влияет температура на буферную емкость?

спросил 4 года 9 месяцев назад

Изменено 1 год, 9 месяцев назад

Просмотрено 8к раз

$\begingroup$

Я провел небольшое исследование в Интернете, но так и не пришел к какому-либо выводу. Некоторые говорят, что буферная емкость уменьшается при повышении температуры из-за увеличения ионизации молекул слабой кислоты, и поэтому часть иона сопряженного основания будет использована для нейтрализации иона $\ce{H+}$ в результате ионизации слабой кислоты. молекулы кислоты. Следовательно, требуется лишь небольшое количество сильной кислоты для полного удаления сопряженного иона основания и нарушения буферной способности. Но проблема в том, что молекулы кислоты ионизируются как в $\ce{H+}$, так и в сопряженное основание, так что не означает ли это, что число ионов сопряженного основания останется прежним, поскольку ион $\ce{H+}$ просто реагирует с тем же сопряженным ионом основания, с которым они изначально были связаны вместе?

Другое предположение заключается в том, что температура не влияет на буферную способность, поскольку буферная способность, по-видимому, зависит только от двух факторов: концентрации буферного раствора и отношения pH к pKa. Таким образом, даже если pKa изменяется из-за изменения температуры, pH также изменяется соответственно, в результате чего pH увеличивается, когда увеличивается pkA, и наоборот. Так что соотношение останется прежним, несмотря ни на что.

Кто-нибудь может дать мне решение?

• физико-химия 9-}}]}{[\ce{HA}]+[\ce{A-}]}$$, который не зависит от температуры (если вы работаете с одинаковыми концентрациями при любой температуре), и единственными условиями, зависящими от температуры, являются $ \ce{[H+]}$ и $\ce{[OH-]}$ и $${[\ce{H+}] = \frac{K_{\mathrm{a}}. {\frac{-\Delta H_{собственный ион,вода}}{RT}}}$.

  Дифференцирование $${\beta= 2,303( K_a + \frac{K_w}{K_a} + \frac{C_{buff}}{4})}$$ с температурой и подстановка значений ${\Delta H_{ ionization,acid}}$ и ${\Delta H_{self-ionization,water}}$, для большинства кислот мы получаем такой график: Она увеличивается до определенной температуры в зависимости от кислоты, а затем начинает уменьшаться.

  Экспериментальные наблюдения

  Для гистидина и родственных аминокислот изменения показаны ниже:
  

  Для получения дополнительной информации см. Влияние температуры на буферную способность родственных гистидину соединений и скелетных мышц рыб ^[1] .

  Ссылка:

  [1]: Абэ, Х.; Окума Э. Влияние температуры на буферную способность родственных гистидину соединений и скелетных мышц рыб. Nippon Suisan Gakkai Shi 1991 , 57 (11), 2101–2107.

  $\endgroup$
  $\begingroup$

  Ваш вопрос слишком широк, чтобы ответить на него, так как не существует “универсального ответа”. В химии есть ответ «тоже имеет тенденцию», а затем список исключений.

  В целом корень вопроса сосредоточен вокруг изменения константы равновесия в зависимости от температуры. Константы равновесия действительно зависят от температуры, но насколько «стремится» зависеть от конкретного рассматриваемого равновесия. Однако уравнение Аррениуса может дать некоторое представление.

  $\endgroup$
  $\begingroup$

  Другое предположение состоит в том, что температура не влияет на буферную способность, поскольку буферная способность, по-видимому, зависит только от двух факторов: концентрации буферного раствора и отношения pH к pKa. Таким образом, даже если pKa изменяется из-за изменения температуры, pH также изменяется соответственно, в результате чего pH увеличивается, когда увеличивается pkA, и наоборот. Так что соотношение останется прежним, несмотря ни на что.

  Это лучший аргумент. Например, если вы начнете с равных концентраций сопряженной кислоты и основания и измените температуру, это соотношение не сильно изменится, а буферная емкость будет аналогичной.