БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ

среда: рН < 7
щелочная среда: рН > 7

играют буферные растворы.

Буферными растворами (буферами) называют растворы, обладающие свойством

достаточно стойко сохранять постоянство концентрации ионов водорода (т.е. рН среды) при добавлении небольших количеств кислот или щелочей

Буферные растворы

+ Na+
СН3СООH ↔ СН3СОО− + H+
NH3 + Н2О ↔ NH4+

+ OH−
NH4Cl → NH4+ + Cl−

Из уравнений видно, что кислотность буферных систем зависит:

от природы слабого электролита, т.е. его константы диссоциации
(а следовательно и от Т, т.к. Кд= f (Т))

от соотношения компонентов буферной системы

рН буферной системы не зависит от разбавления!

H+
диапазон рН 3,7-5,6

Если прибавить сильную кислоту:
СН3СОО- + H+ ↔ СН3СООH

(сильная кислота меняется на слабую)

Если прибавить щелочь:
СН3СООH +ОН-→ СН3СОО- + Н2О
(образуется малодиссоциированая молекула воды)

НОН ↔ NH4+ + ОН−

При добавлении кислоты:
NH3 + HCl ↔

NH4Cl

При добавлении щелочи:
NH4+ + ОН− ↔ NH3•Н2О

NH3 + Н2О ↔ NH3•Н2О = NH4+ + OH−

NH4Cl → NH4+ + Cl−

диапазон рН 8,4-10,3

Практически
не диссоциирует

раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении сильных кислот или

сильных оснований, называют буферной емкостью раствора (БЕ)

БЕ измеряется количеством кислоты или щелочи (моль или ммоль эквивалентов), добавление которого к 1 л буферного раствора изменяет рН на единицу

max БЕ соответствует рН = рКа, т.е. при С(соль)/С(кислоты) = 1
В растворе имеется одинаковое количество соли и кислоты. При таком соотношении концентраций рН раствора изменится в меньшей степени

способность противодействовать изменению рН при добавлении кислот и щелочей, имеет

протяженность приблизительно одну единицу рН с каждой стороны от точки рН = рКа.
Интервал рН = рКа±1 называется зоной буферного действия.

биохимических процессов и может поддерживать на определенном уровне содержание разных

веществ, а именно: газов, воды, электролитов, ионов металлов и водорода, биолигандов. Эта координация по предложению К. Кеннона была названная гомеостазом

Буферные системы организма – это, прежде всего, гидрокарбонатная, гемоглобиновая, фосфатная и белковая. Все эти системы имеются в крови, где с их помощью особенно строго поддерживается рН=7,4±0,05

добавлении к этому буферу сильной кислоты образуется дигидрофосфат-ион:
Сильная кислота

заменяется эквивалентным количеством H2PO4−

При добавлении щелочи к системе буфером окажется другая соль – дигидрофосфат Na:

рН = 7,4
действует в интервале рН 6,2-8,2

молочную кислоту (HLac)
Основное значение фосфатный буфер имеет для регуляции pH

интерстициальной жидкости и мочи

Na2HPO4 + H2CO3 ↔ NaH2PO4 + NaHCO3

Это связано с тем, что количество компонентов бикарбонатной буферной системы

поддерживается на должном уровне и с необходимой точностью управления посредством эффективной функции системы дыхания.

Н2СО3
NaHCO3

рН = 7,4

ионы Н+ взаимодействуют с анионами соли, образуя слабодиссоциирующую Н2СО3.

Сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой кислоты, диссоциация которой подавлена.

При добавлении щелочи гидроксил-ионы (ОН-) взаимодействуют с ионами Н+ угольной кислоты. Щелочь заменяется эквивалентным количеством соли, почти не изменяющей величину рН раствора.

9 раз мощнее бикарбонатного буфера; на ее долю приходится 75%

от всей буферной емкости крови
Гемоглобиновая буферная система состоит из:
неионизированного гемоглобина ННb (слабая органическая кислота, донор протонов)
калиевой соли гемоглобина КНb (сопряженное основание, акцептор протонов)

Оксигемоглобиновая буферная система состоит из:

оксигенированного гемоглобина ННbО2

его аниона НbО2−

Гемоглобинат-ион

Оксигемоглобинат-ион

 Н2СО3
КНВ + Н2СО3 
ННВ + КНСО3
карбоангидраза
СО2

↔ H+ + HbO2−
Кровь становиться артериальной
В периферических отделах кровеносной системы:

HbO2− ↔ Hb− + O2
Кровь становится венозной
Отдаваемый в тканях О2 расходуется на окисление различных веществ, в результате чего образуется СО2:
1) меньшая часть СО2 остается в плазме: взаимодействие с белковой буферной системой
СO2 + R-NH2 ↔ R-NHCOOH ↔ H+ + R-NHCOO−
Образующийся избыток Н+ нейтрализуется фосфатным буфером:
H+ + HPO4−↔ H2PO4−
2) большая часть СО2 поступает в эритроциты: взаимодействие с гемоглобиновой буферной системой