Буферные процессы

Теоретические замечания

Буфер представляет собой смесь слабой кислоты с сопря­женным с нею основанием. Она находится в положении, способном выравнивать («забуферивать») концентрацию ионов водорода.

Процесс «забуферивания» можно выразить математичес­ки. Выражение этих взаимодействий вытекает из следующих рассуждений.

Угольная кислота диссоциирует частично на ионы водо­рода и гидрокарбоната:

Эта диссоциация по закону действующих масс формуляру-ется следующим образом:

Выделяя концентрацию ионов водорода, получаем:

Так как (Н⁺) равнозначно можно представить как значе­ние рН или как отрицательный десятичный логарифм, то далее следует:

или

(уоавнение Henderson—Hasselbalch) Это уравнение Henderson—Hasselbalch можно выразить совершенно равнозначно:

Если рК и рН равны, то буферные кислота и основание находятся в одинаковых концентрациях. Значение рН при этом является и мерой силы кислоты: чем оно ниже, тем сильнее кислота.

Примеры рК (Rausher с соавт.)

— угольная кислота 1-я ступень диссоциации 6,37 (25 °С)

— фосфорная кислота 1-я ступень диссоциации 2,12 (25 °С)

2-я ступень диссоциации 7,21 (25 °С)

3-я ступень диссоциации 12,66 (25°С)

— уксусная кислота 4,76 (25 °С)

— молочная кислота 3,86 (25 °С)

Примеры забуферивания

При голодании и диабетической коме образуются кетоновые тела (бета-гидроксимасляная и ацетоуксусная кислоты). Они тотчас диссоциируют на ионы водорода и кислотный ради­кал (бета-гидроксибутират и ацетоацетат). Эти распавшиеся ионы водорода вели бы к значительному повышению [H⁺] (снижение значения рН), если бы они не связывались с буферным основанием, например гидрокарбонатом: гидрокарбонат после присоединения ионов водорода превращается в угольную кислоту. При этом снижается концентрация гидрокарбоната. Место, свободное от анионов, занимают анионы гидрокарбоната и бета-гидроксибутират и ацетоацетат (рис. 7).

Рисэ 7. «Вытеснение бикарбоната» кетоновыми телами.

Если мы сформулируем результат этого процесса по урав­нению Henderson—Hasselbalch, то получим:

рН = 6,1 + lg(16/1.2) = 6,1 + 1,12 = 7,22

Без этого буферного действия значение рН упало бы зна­чительно ниже. Буферная система более эффективна, так как угольная кислота удаляется из организма дыханием (открытая система!):

pH = 6,l + lg(16 /0.90) = 6,1 + 1,25 = 7,35

Снижение значения рН таким образом могло выравняться, если функция легких не нарушена.

Дата добавления: 2014-01-04