Если рн буферного раствора рассчитывается по уравнению рн рк то его буферная емкость

Видео:Буферные растворы. 1 часть. 11 класс.Скачать

Вычисление буферной емкости по кислоте

Задача 51.
Какова буферная емкость по кислоте, если прибавление к 80 мл буферного раствора 30 мл 0,1 М раствора HCl вызвало изменение pH на единицу?
Решение:
Буферная емкость (buffer capacity) ß – число эквивалентов кислоты или щелочи, которое следует добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить рН на единицу. Буферную емкость рассчитывают по уравнению:

ß = n/(z • V • ∆pH)

HCl — кислота одноосновная, поэтому z = 1:

n(HCl) = CV = 0,030 • 0,1 = 0,003 моль;
V(буфера) = 0,08 л
ß = 0,003/(1 • 0.08 • 1) = 0,0375 моль/л.

Ответ: ß = 0,0375 моль-экв/л.

Вычисление рН буферного раствора

Задача 52.
Вычислите рН раствора, полученного при смешивании 29 см 3 6,2 Н. раствора уксусной кислоты и 1 см 3 2,0 Н. раствора ацетата натрия.
Решение:
Получается буферный раствор — смесь слабой кислоты и ее соли (анионов слабой кислоты):

рН = рКа + lg[C_M(соли)/C_M(кислоты)];
C_M = С_H/z, где z — число эквивалентности.

Для кислоты z равно основности, для соли — числу катионов или анионов, умноженному на заряд соответствующего иона.
Уксусная кислота — одноосновная, поэтому z = 1.
В формуле ацетата натрия имеется по 1 иону с единичным зарядом, поэтому z = 1.
Соответственно, для обоих веществ С_Н = С_М.
При смешивании раствора получен буферный раствор объемом 29 + 1 = 30 мл = 0,03 л.

Ответ: рН = 6,71.

Расчет количества (моль) одноосновной кислоты

Задача 53.
Какое количество (моль) одноосновной кислоты необходимо ввести больному с рН крови 7,6 объемом 4л и буферной емкостью по кислоте 0,06 моль/л для нормализации рН крови?
Решение:
Установлено, что состоянию нормы соответствует определенный диапазон колебаний рН крови – от 7,37 до 7,44 со средней величиной 7,40. Рассчет будем производить по формуле:

ß = n/(z • V • ∆pH), где

ß — буферная емкость, n — количество вещества кислоты или соли, z — основность кислоты, V — объем раствора, ∆pH — изменене системы.

ß = 0,06 моль/л;
z = 1, потому что кислота одноосновная;
∆pH = (7,6 — 7,4) = 0,2;
V = 4л.

Рассчитаем количество (моль) одноосновной кислоты, получим:

ß = n/(z • V • ∆pH);
n(кислоты) = ß • (z • V • ∆pH) = 0,06 моль/л • (1 • 4 л •0,2) = 0,048 моль.

Ответ: n(кислоты) = 0,048 моль.

Видео:Расчёты pH буферных растворов (видео 5) | Буферные растворы | ХимияСкачать

A. 5 мл 0,1н раствора гидрофосфата натрия и 15 мл 0,1н раствора дигидрофосфата натрия 8 часть

А. увеличится на 2 единицы

Б. уменьшится на 2 единицы

Г. увеличится в 2 раза

Д. уменьшится в 2 раза

19. Значение pH бикарбонатного буферного раствора при увеличении концентрации его компонентов в 2,5 раза:

А. увеличится в 2 раза

Б. уменьшится в 2 раза

Г. увеличится на 2 единицы

Д. уменьшится на 2 единицы

20. Значение pH фосфатного буферного раствора при уменьшении концентрации его компонентов в 3 раза:

А. уменьшается в 3 раза

Б. увеличится в 3 раза

Г. уменьшится на 3 единицы

Д. увеличится на 3 единицы

21. При разбавлении в 10 раз сильнее изменится концентрация ионов водорода в растворе, содержащем:

А. уксусную кислоту и ацетат натрия

Б. дигидрофосфат натрия и гидрофосфат натрия

* В. соляную кислоту

22. При значительном разбавлении pH буферной системы может измениться за счет:

А. изменения соотношения концентраций компонентов

* Б. изменения степени диссоциации слабого электролита и его соли

23. При добавлении к ацетатной буферной системе сильной кислоты протекает реакция:

А. CH₃COOH CH₃COO — + H +

* Б. CH₃COO — + H + CH₃COOH

24. При добавлении к кислотной буферной системе HA/A — сильной кислоты происходит:

* А. связывание введенных ионов анионами соли

* Б. образование эквивалентного количества слабой кислоты

* В. незначительное повышение концентрации ионов водорода

Г. связывание введенных ионов слабой кислотой

Д. резкое изменение pH

25. При добавлении к ацетатной буферной системе небольшого количества щелочи протекает реакция:

А. CH₃COOH CH₃COO — + H +

Б. CH₃COO — + H + CH₃COOH

* В. CH₃COOH + OH — CH₃COO — + H₂O

26. При добавлении к кислотной буферной системе щелочи происходит:

А. образование эквивалентного количества слабой кислоты

Б. нейтрализация введенных ионов OH — анионами соли

* В. нейтрализация введенных ионов OH — молекулами кислоты

Г. резкое изменение рН

* Д. образование эквивалентного количества соли

27. Если рН буферного раствора рассчитывается по уравнению рН = рК + 1 то его буферная емкость

* А. по кислоте больше Б. по щелочи больше

В. одинакова по кислоте и щелочи

28. Если рН буферного раствора рассчитывается по уравнению рН = рК – 1, то его буферная емкость

А. по кислоте больше

* Б. по щелочи больше

В. одинакова по кислоте и щелочи

29. Соотношение компонентов в кислотном буферном растворе, рН которого равен рК:

30. Область буферного действия соответствует изменениям рН:

31. Если в буферном растворе рН = рК + 1, то соотношение его компонентов :

32. Если в буферном растворе рН = рК — 1, то соотношение его компонентов :

33. Если рН буферного раствора рассчитывается по уравнению рН = 14 — рК — 1 то его буферная емкость

А. по кислоте больше

* Б. по щелочи больше

В. одинакова по кислоте и щелочи

34. Если рН буферного раствора рассчитывается по уравнению рН = 14 — рК + 1 то его буферная емкость

* А. по кислоте больше

Б. по щелочи больше

В. одинакова по кислоте и щелочи

35. Буферная система с рН = рК_а + 1 более устойчива к добавлению:

36. Буферная система с рН = рК_а — 1 более устойчива к добавлению:

37. Добавление к ацетатной буферной системе уксусной кислоты:

А. не изменяет значения pH

Б. увеличивает значение pH

* В. уменьшает значение pH

Г. увеличивает буферную емкость по кислоте

* Д. увеличивает буферную емкость по щелочи

38. Добавление к ацетатной буферной системе ацетата натрия:

А. не изменяет значения pH

* Б. увеличивает значение pH

В. уменьшает значение pH

* Г. увеличивает буферную емкость по кислоте

Д. увеличивает буферную емкость по щелочи

39. При добавлении к фосфатной буферной системе сильной кислоты протекает реакция:

* А. HPO₄ 2- + H + H₂PO₄ —

Б. H₂PO₄ — + H + H₃PO₄

В. H₂PO₄ — HPO₄ 2- + H +

Г. PO₄ 3- + H + HPO₄ 2-

40. При добавлении к фосфатной буферной системе щелочи протекает реакция:

А. H₃PO₄ + OH — H₂PO₄ — + H₂O

* Б. H₂PO₄ — + OH — HPO₄ 2- + H₂O

В. HPO₄ 2- + OH — PO₄ 3- + H₂O

41. При добавлении к аммиачной буферной системе сильной кислоты протекает реакция:

* А. NH₃ + H + NH₄ +

Б. NH₄ + + OH — NH₃ + H₂O

В. NH₄ + NH₃ + H +

Г. NH₄ + + HOH NH₃ + H₂O + H +

42. При добавлении к аммиачной буферной системе щелочи протекает реакция:

А. NH₃ + H + NH₄ +

* Б. NH₄ + + OH — NH₃ + H₂O

В. NH₄ + + HOH NH₃ + H₂O + H +

43. После добавления к фосфатной буферной системе кислоты рН можно рассчитать по формуле:

* А.

Б.

В.

Г.

44. После добавления к ацетатной буферной системе щелочи рН можно рассчитать по формуле:

А.

* Б.

В.

Г.

45. При разбавлении фосфатной буферной системы в 2 раза:

А. pH уменьшится в 2 раза

Б. pH увеличится в 2 раза

* В. pH не изменится

* Г. буферная емкость уменьшится в 2 раза

Д. буферная емкость увеличится в 2 раза

46. Буферная емкость ацетатного буферного раствора при увеличении концентрации его компонентов в 3 раза

* А. увеличится в 3 раза

Б. уменьшится в 3 раза

47. Буферная емкость по кислоте гидрокарбонатного буферного раствора при уменьшении концентрации СО₂ в 1,5 раза

А. уменьшится в 1,5 раза

Б. увеличится в 1,5 раза

48. При разбавлении дистиллированной водой фосфатного буферного раствора в 2 раза его буферная емкость

А. увеличится в 2 раза

* Б. уменьшится в 2 раза

49. Буферная емкость максимальна в случае соотношения компонентов буферного раствора:

* А.

Б.

В.

50. При увеличении концентрации уксусной кислоты и ацетата натрия в 2 раза в ацетатной буферной системе:

А. pH уменьшится в 2 раза

Б. pH увеличится в 2 раза

* В. pH не изменится

Г. буферная емкость уменьшится в 2 раза

* Д. буферная емкость увеличится в 2 раза

51. Большее количество щелочи может нейтрализовать фосфатная буферная система с соотношением компонентов:

*А.

Б.

52. Ацетатная буферная система, содержащая 50 мл 0.1н раствора ацетата натрия и 30 мл 0.1 н раствора уксусной кислоты, имеет большую буферную емкость:

*А. по кислоте

53. Для буферных систем одного и того же химического состава с уменьшением концентрации буферная емкость:

А. не изменяется

* В. уменьшается

54. Максимальную буферную емкость имеют кислотные буферные системы, для которых:

* А. pH=pK

* Г.

Д.

55. В ацетатной буферной системе ( ) соотношение концентраций компонентов при pH = 3.76:

* А.

Б.

В.

56. В аммиачной буферной системе ( ) соотношение концентраций компонентов при pH = 9.25:

А.

Б.

* В.

57. Кислотно-основное равновесие в крови обеспечивается буферными системами:

58. Нормальное значение pH плазмы крови имеет значение:

59. При физиологическом значении pH»7.4 в плазме крови концентрация бикарбонат-ионов:

* А. значительно выше концентрации растворенного в ней углекислого газа

Б. значительно ниже концентрации растворенного в ней углекислого газа

В. равна концентрации растворенного в ней углекислого газа

60. Буферная емкость бикарбонатной буферной системы в плазме крови:

А. выше по щелочи, чем по кислоте

* Б. выше по кислоте, чем по щелочи

В. одинакова по кислоте и щелочи

61. Если в плазме крови при физиологическом значении pH»7.4 соотношение компонентов бикарбонатного буфера , то данный буфер может нейтрализовать:

* А. продуктов кислого характера в 20 раз больше, чем основного

Б. продуктов основного характера в 20 раз больше, чем кислого

62. Избыток молочной кислоты, которая образуется в результате интенсивной физической нагрузки, нейтрализуется в соответствии со схемой:

* А. HLac + HCO₃ — Lac — + CO₂­ + H₂O

Б. Lac — + CO₂ + H₂O HLac + HCO₃ —

В. HLac Lac — + H +

* Г. HLac + HPO₄ 2- Lac — + H₂PO₄ —

63. При поступлении в кровь продуктов кислого характера:

* А. увеличивается концентрация углекислого газа, растворенного в плазме

Б. уменьшается концентрация углекислого газа, растворенного в плазме

* В. усиливается вентиляция легких

Г. ослабляется вентиляция легких

* Д. используется щелочной резерв крови

64. При поступлении в кровь продуктов основного характера:

А. увеличивается концентрация углекислого газа, растворенного в плазме

* Б. уменьшается концентрация углекислого газа, растворенного в плазме

В. усиливается вентиляция легких

* Г. ослабляется вентиляция легких

* Д. почки начинают выделять большие количества основных солей

65. Бикарбонатная буферная система нейтрализует в эритроцитах продуктов кислого характера:

А. в 20 раз больше, чем основного

Б. в 20 раз меньше, чем основного

* В. в 7 раз больше, чем основного

Г. в 7 раз меньше, чем основного

66. Буферная емкость бикарбонатной буферной системы по кислоте в эритроцитах по сравнению с плазмой крови:

67. Если в плазме крови при физиологическом значении pH»7.4 соотношение компонентов фосфатного буфера , то данный буфер может нейтрализовать:

* А. продуктов кислого характера в 4 раза больше, чем основного

Б. продуктов основного характера в 4 раза больше, чем кислого

68. Фосфатная буферная система в плазме крови может нейтрализовать:

А. только продукты кислого характера

Б. только продукты основного характера

* В. продукты и кислого, и основного характера

* Г. продуктов кислотного характера больше, чем основного

Д. продуктов основного больше, чем кислотного

69. При нейтрализации фосфатной буферной системой продуктов кислого характера почки выделяют избыток ионов:

* А.

Б.

В.

70. Фосфолипиды клеточных мембран при pH = 7.25 образуют буферную систему:

* А. кислотного типа

Б. основного типа

* В.

Г.

71. В физиологических условиях при рН»7.4 белки плазмы крови (альбумины и глобулины) находятся преимущественно в формах:

А. белок – кислота

* Б. белок – основание

72. В физиологических условиях при рН»7.4 свободные аминокислоты плазмы крови…

* А. практически не проявляют буферного действия

Б. проявляют буферное действие

* В. находятся в анионной форме

Г. находятся в изоэлектрическом состоянии

73. В буферной системе нейтрализация продуктов кислого характера происходит по схеме:

* А. белок – основание + H + белок — соль

Б. белок — соль + H + белок — кислота

В. белок — соль H + + белок – основание

74. В буферной системе нейтрализация продуктов основного характера происходит по схеме:

А. белок – основание + H₂O белок – соль + OH —

* Б. белок – соль + OH — белок – основание + H₂O

В. белок – основание + H + белок – соль

75. В эритроцитах наиболее важными являются буферные системы:

* А.

* Б.

В.

Г.

76. При добавлении кислоты к белковой буферной системе протекает реакция:

* А.

Б.

В.

77. При добавлении кислоты к белковой буферной системе протекает реакция:

А.

* Б.

В.

78. В связывании избытка ионов Н + в крови принимают участие ионы:

* А.

* Б.

В.

* Г.

Д.

79. Поступающий в венозную кровь взаимодействует с:

* А.

Б.

В.

Г.

80. Поглощение тканями приводит к протеканию во внутренней среде эритроцита реакций

А. HbO₂ H + + HbO — ₂

* Б. H + + HbO — ₂ HHbO₂

* В. HHbO₂ HHb + O₂

* Г. Hb — + CO₂ + H₂O HHb + HCO — ₃

Д. HHb + O₂ HHbO₂

81. Схема Hb — + CO₂ HHb + HCO — ₃ описывает процесс:

* А. нейтрализации избытка метаболического CO₂ в венозной крови

Б. легочной вентиляции

* В. буферного действия гемоглобиновой буферной системы

82. В капиллярах легких протекают реакции:

Б. HHb + HCO — ₃ Hb — + CO₂ + H₂O

* В. HHbO₂ + HCO — ₃ HbO — ₂ + CO₂ + H₂O

83. Значение рН буферного раствора, содержащего 10 мл 0.1н раствора уксусной кислоты ( ) и 50 мл 0.2н раствора ацетата натрия:

84. Гемоглобиновая буферная система является:

85. В бикарбонатной буферной системе при и

отношение концентраций :

86. В фосфатной буферной системе при и отношение концентраций :

87. Фосфатная буферная система является:

88. Буферная система плазмы, имеющая наибольшую буферную емкость по кислоте:

89. Буферная емкость по кислоте уменьшается в ряду буферных систем плазмы:

А.

Б.

В.

* Г.

90. Значение рН буферного раствора, содержащего 50 мл 0.1н раствора NaH₂PO₄ и 100 мл 0.05н раствора Na₂HPO₄ , после добавления к нему 25 мл 0.1н раствора гидроксида натрия рассчитывается по уравнению:

А. рН = рК_II + lg

Б. рН = рК_II + lg

В. рН = рК_II — lg

* Г. рН = рК_II + lg

Д. рН = рК_II — lg

91. Для получения 110 мл ацетатного буферного раствора, рН которого рассчитывается по уравнению
5.76 = 4.76 + lg , нужно смешать:

А. по 55 мл растворов CH₃COONa и CH₃COOH

Б. 70 мл раствора CH₃COONa и 40 мл раствора CH₃COOH

В. 30 мл раствора CH₃COONa и 80 мл раствора CH₃COOH

* Г. 100 мл раствора CH₃COONa и 10 мл раствора CH₃COOH

Д. 10 мл раствораCH₃COONa и 100 мл раствора CH₃COOH

92. Значение рН буферного раствора, содержащего 50 мл 0.1н раствора NaH₂PO₄ и 100 мл 0.05н раствора Na₂HPO₄ , после добавления к нему 25 мл 0.1н раствора HCl рассчитывается по уравнению:

* А. рН = рК_II + lg

Б. рН = рК_II + lg

* В. рН = рК_II — lg

Г. рН = рК_II + lg

Д. рН = рК_II — lg

93. Снижение рН крови может происходить в результате:

* А. генерирования CO₂ в процессе усвоения пищи

* Б. превращения гемоглобина в оксигемоглобин

В. превращения оксигемоглобина в гемоглобин

* Г. накопления молочной кислоты при физических нагрузках

Д. избыточной вентиляции легких

94. При ацидозе кислотно-щелочное равновесие крови смещается в сторону:

* А. повышения равновесной концентрации ионов H +

Б. понижения равновесной концентрации ионов H +

95. При алкалозе кислотно-щелочное равновесие крови смещается в сторону:

А. повышения равновесной концентрации ионов H +

* Б. понижения равновесной концентрации ионов H +

96. Избыточное количество нелетучей кислоты может удаляться из организма за счет щелочного резерва крови, который обусловлен присутствием в ней:

97. Ацидоз может быть вызван:

А. вдыханием чистого кислорода

* Б. уменьшением вентиляции легких

В. увеличением вентиляции легких

* Г. накоплением в тканях органических кислот

98. Алкалоз может быть вызван:

* А. вдыханием чистого кислорода

* Б. увеличением вентиляции легких

В. уменьшением вентиляции легких

Г. накоплением в тканях органических кислот

* Д. накоплением в крови избытка бикарбонат-ионов

99. Значение рН фосфатной буферной системы может уменьшиться при добавлении к ней:

Б. большого количества гидроксида натрия

* В. большого количества соляной кислоты

* Г. дигидрофосфата натрия

Д. гидрофосфата натрия

100. Значение рН аммиачной буферной системы может повыситься при добавлении к ней:

Видео:pH и буферные растворы | Медицинская химия | МедвузаСкачать

Буферные растворы

Буферные растворы — это растворы, величина рН которых мало изменяется при добавлении к ним небольших количеств сильных кислот или щелочей, а также при разбавлении.

C точки зрения протонной теории простейший буферный раствор состоит из слабой кислоты и сопряженного ей основания или слабого основания и его сопряженной кислоты. В этом случае буферное действие растворов характеризуется наличием кислотно-основного равновесия:

Образуемые сопряженные кислотно-основные пары НА/А– и В/ВН+ называют буферными системами.

Классификация буферных систем

1. Кислотные. Состоят из слабой кислоты и соли этой кислоты. Например, ацетатная буферная система (CH3COOH+ СН3СООNa ), гидрокарбонатная буферная система (H2CO3 +NaHCO3 ).

2. Основные. Состоят из слабого основания и его соли. Например, аммиачная буферная система (NH3⋅H2O + NH4Cl).

3. Солевые. Состоят из кислой и средней соли или двух кислых солей. Например, карбонатная буферная система (NaHCO3+Na2CO3 ), фосфатная буферная система (КН2PO4 + К2НPO4).

4. Аминокислотные и белковые. Если суммарный заряд молекулы аминокислоты или белка равен нулю (изоэлектрическое состояние), то растворы этих соединений не являются буферными. Их буферное действие начинает проявляться тогда, когда к ним добавляют некоторое количество кислоты или щелочи. Тогда часть белка (аминокислоты) переходит из изоэлектрического состояния в форму “белок-кислота” или соответственно в форму “белок-основание”. Образуется смесь двух форм белка: а) слабая “белок-кислота” + соль этой слабой кислоты; б) слабое “белок — основание” + соль этого слабого основания:

где R — макромолекулярный остаток белка.

Расчет рН буферных систем

Для расчета рН в буферном растворе на примере ацетатного буфера рассмотрим процессы, в нем протекающие, и их влияние друг на друга.

Ацетат натрия практически полностью диссоциирует на ионы, ацетат-ион подвергается гидролизу, как ион слабой кислоты:

CH3COONa → Na+ + CH3COO–

CH3COO– + HOH ⇄ CH3COOH + OH–

Уксусная кислота, также входящая в буфер, диссоциирует лишь в незначительной степени:

CH3COOН ⇄CH3COO– + H+

Слабая диссоциация СН3СООН еще более подавляется в присутствии СН3СООNa, поэтому концентрацию недиссоциированной уксусной кислоты принимаем практически равной ее начальной концентрации:

С другой стороны, гидролиз соли также подавлен наличием в растворе кислоты. Поэтому можно считать, что концентрация ацетат-ионов в буферной смеси практически равна исходной концентрации соли без учета концентрации ацетат-ионов, образующихся в результате диссоциации кислоты:

Согласно закону действующих масс, равновесие между продуктами диссоциации уксусной кислоты и недиссоциированными молекулами подчиняется уравнению:

Кд = .

Подставив общую концентрацию кислоты и соли в уравнение константы диссоциации, получим: [Н+] = Кд,

отсюда для кислотных буферных систем: рН = рК(кислоты) + lg . Это уравнение называют уравнением Гендерсона – Гассельбаха.

рК — отрицательный десятичный логарифм константы диссоциации

После аналогичного вывода для основных буферных систем:

рОН = рК(основания) + lg , рН =14 – рК(основания) – lg

где рК(кислоты),рК(основания) — отрицательный десятичный логарифм константы электролитической диссоциации слабой кислоты; слабого основания; [соль] — концентрация соли, [кислота] — концентрация кислоты, [основание] — концентрация основания.

Из этих уравнений видно, что рН кислотной (основной) буферной системы зависит от природы слабого электролита (рК(кислоты), рК(основания)) и от соотношения концентраций соли и кислоты (основания).

Следует отметить, что буферные системы эффективно поддерживают рН в диапазоне: рК(кислоты)± 1 для кислотных систем; 14 – (рК(основания)± 1) для основных систем.

Механизм действия буферных систем:

1. Разбавление. При разбавлении водой происходит уменьшение концентрации обоих компонентов в буферной системе в одинаковой степени, поэтому величина их соотношения не изменится. рК(кислоты) и рК(основания) являются постоянными при данной температуре и не зависят от разбавления. Действительно, одновременное понижение концентраций кислоты и соли в ацетатной буферной системе от 0,1М до 0,001М при разбавлении водой изменяет рН буферного раствора с 4,63 до 4,73 (это ничтожное изменение рН при разбавлении буферного раствора в 100 раз обусловлено некоторым изменением коэффициента активности соли). Следовательно, разбавление в конечном итоге мало изменяет рН буферных систем.

2. Добавление кислот и оснований. При добавлении небольших количеств сильных кислот или оснований рН буферных систем изменяется незначительно. Например, рассмотрим ацетатный буфер:

кислотный компонент – основной компонент–

слабая кислота сопряженное основание

а) При добавлении к ацетатному буферу небольшого количества HCl, происходит взаимодействие ионов Н+ с основным компонентом буферного раствора:

Н+ + СН3СОО–⇄ СН3СООН.

Степень диссоциации СН3СООН мала и концентрация [H+] практически не меняется. рН буферного раствора уменьшится, но незначительно.

Таким образом, если к ацетатному буферу добавить Х моль/л HCl, то уравнение для расчета рН буферной системы принимает вид:

рН = рК(кислоты) + lg

б) При добавлении небольшого количества NaOH, – ионы нейтрализуются кислотным компонентом буферного раствора:

+ СН3СООН ⇄ СН3СОО – + Н2О.

В результате этого, добавленное сильное основание заменяется эквивалентным количеством слабого сопряженного основания (СН3СОО–), которое в меньшей степени влияет на реакцию cреды. рН буферного раствора увеличивается, но незначительно.

Таким образом, если к ацетатному буферу добавить У моль/л NaOH, то уравнение для расчета рН буферной системы принимает вид:

рН = рК(кислоты) + lg

Способность буферного раствора сохранять значение рН при добавлении сильной кислоты или щелочи приблизительно на постоянном уровне характеризует буферная емкость.

Буферная емкость (В) — это число молей эквивалента сильной кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 1 л буферного раствора, чтобы сместить его рН на единицу.

Буферная емкость системы определяется по отношению к добавляемым кислоте (Вкисл.) или основанию (щелочи) (Восн.) и рассчитывается по формулам:

Вкисл.= Восн.=

где V(HA), V(B) — объемы добавленных кислоты или щелочи, л.; Сн(НА), Сн(В) — молярные концентрации эквивалента соответственно кислоты и щелочи; V(б. р.) — объем исходного буферного раствора, л.; рНо, рН — значения рН буферного раствора до и после добавления кислоты или щелочи; |рН-рНо| — разность рН по модулю.

Буферная емкость по отношению к кислоте (Вкисл.) определяется концентрацией (количеством эквивалентов) компонента с основными свойствами; буферная емкость по отношению к основанию (Восн.) определяется концентрацией (количеством эквивалентов) компонента с кислотными свойствами в буферном растворе.

Максимальная буферная емкость при добавлении сильных кислот и оснований достигается при соотношении компонентов буферного раствора равном единице, когда рН = рК, при этом Восн.= В кисл. (рис.1).Поэтому, применение любой буферной смеси ограничено определенной областью рН (областью буферирования), а именно:

рН = рК(кислоты)± 1 для кислотных систем, или

рН= 14 – (рК(основания)± 1) для основных систем.

Буферная емкость зависит не только от отношения концентраций компонентов буферного раствора, но и от общей концентрации буферной смеси.

Рис.1. Изменение буферной емкости в зависимости от величины отношения [соль]/[кислота].

Пусть, например, даны два буферных раствора, один из которых содержит по 100, а другой – по 10 миллимолей уксусной кислоты и ацетата натрия. Сравним, как изменяются их рН при добавлении к 1 л каждого раствора 5 миллимолей соляной кислоты.

Добавляемая кислота вступит в реакцию с ацетатом натрия, и это отношение в первом растворе станет равным 0,9, а во втором 0,33. В итоге у первого раствора отношение соль/кислота и, следовательно, величина рН изменились меньше. Отсюда видно, что первый буферный раствор обладает большей буферной емкостью.

Таким образом, буферная емкость в основном зависит от соотношения концентраций компонентов и их абсолютных концентраций, а следовательно, от разбавления.

Буферные системы организма

Главным источником ионов водорода в организме является углекислый газ, образующийся в результате метаболизма (обмена веществ) ≈ 15000 ммоль/сутки.

Гидратация углекислого газа приводит к образованию угольной кислоты:

СО2 + Н2О ⇄ Н2СО3⇄ + Н+

В меньшей степени количество ионов Н+ (30–80 ммоль/сутки) обусловлено поступлением в организм, а также образованием в нем таких кислот как серной (в результате обмена серусодержащих аминокислот), фосфорной (при метаболизме фосфорсодержащих соединений), органических кислот, образующихся при неполном окислении липидов и углеводов.

Организм освобождается от кислот благодаря процессам дыхания и мочевыделения, т. е. в организме существует взаимосвязь между метаболическими процессами и газообменом. В оценке кислотно-основного состояния организма важно не только определение значения рН, но и характеристика механизмов, обеспечивающих регуляцию этого параметра.

Если бы в организме не было немедленных буферных механизмов и респираторной (дыхательной) компенсации, то тогда даже обычные, ежедневные нагрузки кислотами сопровождались бы значительными колебаниями величины рН.

Постоянство рН жидких сред организма поддерживается в живых организмах буферными системами. Главным из них являются гидрокарбонатная, гемоглобиновая, фосфатная и белковая. Действие всех буферных систем в организме взаимосвязано, что обеспечивает биологическим жидкостям постоянное значение рН. В организме человека и животных буферные системы находятся в крови (плазме и эритроцитах), в клетках и межклеточных пространствах других тканей.

Буферные системы крови представлены буферными системами плазмы крови и буферными системами эритроцитов. Буферные системы плазмы – гидрокарбонатная, белковая и фосфатная, роль последней незначительна. На их долю приходится ≈ 44% буферной емкости крови. Буферные системы эритроцитов – гемоглобиновая, гидрокарбонатная, система органических фосфатов (фосфатная). На их долю приходится ≈ 56% буферной емкости крови.

🔍 Видео

Связь pH и pKa для буферных растворов (видео 6) | Буферные растворы | ХимияСкачать

Буферные растворы. 2 часть. 11 класс.Скачать

Буферные растворы. Практическая часть. 11 класс.Скачать

Буферная ёмкость (видео 7) | Буферные растворы | ХимияСкачать

Буферные системы, ацидоз и алкалоз, ур-ие Гендерсона-Гассельбаха (Атриум и Учим химию)Скачать

Примеры решения задач на водородный показатель pH растворов. 11 класс.Скачать

Буферные системы. рНСкачать

Буферные растворыСкачать

Расчет рН растворов сильных и слабых кислот. Химия для поступающих.Скачать

Вывод формулы для расчета pH буферного раствораСкачать

Химия 3.Буферные растворыСкачать

Примеры решения задач на водородный показатель pH растворов. 11 класс.Скачать

Введение в буферные растворы (видео 1) | Буферные растворы | ХимияСкачать

Буферные системыСкачать

лекция 4 Протолитическая теория Буферные системы Решение задачСкачать

Уравнение Гендерсона-ХассельбахаСкачать

3 5 Буферные растворыСкачать