Буферные системы крови.Плазма крови

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 11Следующая ⇒

Большое значение буферные системы имеют в под–держании кислотно-основного равновесия организмов. Внутриклеточные и внеклеточные жидкости всех живых организмов характеризуются постоянным значением рН, которое поддерживается с помощью буферных систем. Значение рН большей части внутриклеточных жидко–стей находится в интервале от 6,8 до 7,8.

Кислотно-основное равновесие КО-равновесия в крови человека обеспечивается водород-карбонатной, фосфат–ной и белковой буферными системами.

Нормальное значение рН плазмы крови составляет 7,40 ± 0 05. Этому соответствует интервал значений активной кислотности от 3,7 до 4,0х10 -8 моль/л. Так как в крови присутствуют различные электролиты (HC0₃ –, H₂CO₃, Н₂РО₄ –, НРО₄^2-), белки, аминокислоты, это озна–чает, что они диссоциируют в такой степени, чтобы ак–тивность а(Н+) находилась в указанном интервале.

В связи с тем что содержание неорганических и ор–ганических веществ в плазме и клетках крови неоди–наково, целесообразно рассмотреть эти составляющие крови отдельно.

Плазма крови

Водород-карбонатная буферная система НСО₃ –/ Н₂СО₃ состоит из угольной кислоты Н₂СО₃ и сопряжен–ного основания НСО₃ –. Это наиболее важная буфер–ная система крови. Одим из компонентов – угольная кислота Н₂СО₃ – образуется при взаимодействии раст–воренного в плазме СО₂ с водой:

СО_2(р) + Н₂О н Н₂СО₃.

где СО_2(р) – концентрация растворенного СО₂.

Константа равновесия этой реакции:

К = [Н₂СО₃] / [СО₂]

Между СО₂ в альвеолах и водород-карбонатным буфером в плазме крови, протекающей через ка–пилляры легких, устанавливается цепочка равновесий.

Водород-карбонатная буферная система действует как эффективный физиологический буферный раствор вблизи рН7,4.

При поступлении в кровь кислот – доноров Н ⁺ равно–весие в цепочке по принципу Ле Шателье смещается влево в результате того, что ионы НСО₃ связывают ионы Н в молекулы Н₂СО₃. При этом концентрация Н₂СО₃ по–вышается, а концентрация ионов НСО₃ понижается. По–вышение концентрации Н₂СО₃ приводит к смещению равновесия влево, (принцип Ле Шателье). Это вызывает распад Н₂СО₃ и увеличение концентрации СО₂, раство–ренного в плазме. В результате смещается равновесие влево и повышается давление СО₂ в легких. Избыток СО₂ выводится из организма.

В результате водород-карбонатная система крови быстро приходит в равновесие с СO₂ в альвеолах и эф–фективно обеспечивает поддержание постоянства рН плазмы крови.

Таким образом, поддерживается нормальное зна–чение рН крови при слабо выраженном сдвиге рН, об–условленном ацидозом.

В замкнутых помещениях часто испытывают удушье (нехватку кислорода), учащение дыхания. Однако удушье связано не столько с недостатком кислорода, сколько с избытком СО 2.

Избыток СO₂ в атмосфере согласно закону Генри при–водит к дополнительному растворению СO₂ в крови. А это приводит к понижению рН крови, т. е. к ацидозу.

Водород-карбонатная буферная система наиболее быстро отзывается на изменение рН крови. Ее буферная емкость по кислоте составляет В_к = 40 ммоль/л плазмы крови, а буферная емкость по щелочи значительно мень–ше и равна примерно В_щ = 1—2 ммоль/л плазмы крови.

Реакции нейтрализации

Реакциями нейтрализации называются обменные реакции взаимодействия кислот и оснований, в резуль–тате которых образуются соль и вода.

Рассмотрим различные типы реакций нейтрализации.

1. Нейтрализация сильного основания сильной кис–лотой:

КОН + HNO₃ – KNO₃ + Н₂ O.

Молекулярно-ионное уравнение такой реакции Н⁺ + OН^- → Н₂O

и отрицательное значение энергии Гиббса ΔG° пока–зывают, что равновесие практически смещено в сто–рону образования воды.

Общим случаем реакции нейтрализации является взаимодействие кислот и оснований, различающихся по силе (степени диссоциации). Эти реакции не дохо–дят до конца вследствие протекания обратной реакции гидролиза соли.

2. Нейтрализация слабой кислоты сильным основа–нием:

или в молекулярно-ионном виде:

В данном случае реакция нейтрализации обратима. Обратима и реакция нейтрализации слабого основа–ния сильной кислотой:

или в молекулярно-ионном виде:

а также – слабого основания слабой кисло–той:

или в молекулярно-ионном виде:

В данных системах равновесие сильно смещено вправо, так как вода значительно более слабый элек–тролит, чем синильная кислота, аммиак и уксусная ки–слота.

Реакции нейтрализации лежат в основе метода нейтра–лизации. Этот метод используют в клинических лабора–ториях для определения кислотности желудочного сока, буферной емкости плазмы крови. В фармакологии его применяют для количественного анализа неорганиче–ских кислот (соляной, серной, борной) и органических кислот (уксусной, бензойной, винной, лимонной, сали–циловой). В биофармацевтических исследованиях методом нейтрализации определяют рК а кислот и рК ь оснований, так как по значению этих величин можно прогнозировать способность лекарственных препара–тов проходить через биологические мембраны.

Применяют кислотно-основное титрование для опре–деления рК_а аминокислот и рК_а диссоциирующих групп, входящих в белки. По кривым титрования белков, полу–ченным при двух различных температурах, можно опре–делить число карбоксильных, имидазольных и других групп. Титрование аминокислот и белков дает возмож–ность определить их изоэлектрические точки.

Под гидролизом понимают реакцию разложения ве–щества водой.

Гидролизу могут подвергаться химические соедине–ния различных классов: белки, жиры, углеводы, эфиры, соли и т. д. В неорганической химии чаще всего встре–чаются с гидролизом солей.

Гидролиз соли

Гидролиз соли – это взаимодействие соли с мо–лекулами воды, приводящее к образованию малодис-социироваииых соединений.

Процесс гидролиза заключается в переходе протона от молекулы воды к данному иону (СO₃^2- + НОН * НСO_3–+ ОН^-) или от данного иона, в том числе от гидратиро-ванного катиона металла, к молекуле воды.

В зависимости от природы соли вода выступает ли–бо как кислота, либо как основание, а соль является соответственно сопряженным основанием или сопря–женной кислотой.

Возможны четыре варианта гидролиза в зависимо–сти от типа соли.

1. Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием:

2. Соли, образованные сильным основанием и сла–бой кислотой:

CH₃COONa + НОН → СН₃СOOН + NaOH.

3. Соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием.

Цианид аммония гидролизуется по реакции:

4. Соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием.

NaCl, KNO 3 гидролизу не подвергаются. Механизм гидролиза солей заключается в поляризационном взаимодействии ионов соли с их гидратной оболоч–кой. Чем сильнее это взаимодействие, тем интенсивнее протекает гидролиз.

Все рассмотренные случаи гидролиза касались солей, образованных однокислотными основаниями и одно– основными кислотами. Соли многоосновных кис–лот и многокислотных оснований гидролизуются ступенчато, образуя при этом кислые и основные соли.

Количественно гидролиз как КО-равновесие характе–ризуется степенью гидролиза и константой гидролиза.

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры