w poprzednim odcinku:

• teoria Brönsteda-Lowry'ego - definiuje kwas jako donor protonów, a zasadę jako akceptor protonów w reakcjach proteolitycznych;

• stała dysocjacji (K) i iloczyn rozpuszczalności (Ir) są wielkościami równowagowymi i jako takie dla danych reagentów zależą wyłącznie od temperatury;

• inne czynniki (poza temperaturą) jedynie zaburzają równowagę, a nowy stan równowagi osiągany jest zgodnie z regułą przekory, w taki sposób, że można go opisać takimi samymi wartościami K i Ir, jak przed zaburzeniem stanu równowagi;

CHEMIA 3

SKALA pH

w czystej wodzie

pH = 7	roztwór obojętny
pH > 7	roztwór zasadowy
pH < 7	roztwór kwaśny

SKALA pH JEST SKALĄ LOGARYTMICZNĄ:

• zmiana wartości pH o 1 odpowiada 10-krotnej zmianie stężenia jonów hydroniowych;

• zmiana wartości pH o 0,3 odpowiada 2-krotnej zmianie stężenia jonów hydroniowych;

• skala pH w zakresie od 0 do 14 dla roztworów wodnych odnosi się do roztworów rozcieńczonych;

postać logarytmiczna K_d

pK_A kwasu węglowego:

pK_A wodorowęglanu

OBLICZANIE pH ROZTWORÓW MOCNYCH KWASÓW I ZASAD

• mocne kwasy

• mocne wodorotlenki

MIARECZKOWANIE MOCNEGO KWASU

• miareczkowanie kwasu - wprowadzanie niewielkich porcji odczynnika zobojętniającego badany kwas, np.
  

• HCl miareczkujemy NaOH:

OBLICZANIE pH ROZTWORU SŁABYCH KWASÓW I ZASAD:

• dysocjacja słabego kwasu

• 
  

• 
  

MIARECZKOWANIE SŁABEGO KWASU:

Który roztwór ma większe pH:

• 0,01 M HCl

• 0,01 M CH₃COOH

ROZTWORY BUFOROWE:

• struktura i funkcja białka zalezy od pH;

• jest to mieszanina słabego kwasu i sprzężonej z nim zasady w postaci soli tego kwasu lub mieszanina słabej zasady i sprzężonego z nią kwasu w postaci soli tej zasady;

• posiada zdolność do utrzymania stałego pH po wprowadzeniu niewielkich ilości mocnego kwasu lub zasady;

przykłady:

• bufory kwasowe:
  
  
  

• bufor zasadowy:
  

• 
  
  

pH ROZTWORU BUFOROWEGO:

• buforem jest roztwór wodny, będący mieszaniną kwasu octowego i jego soli octanu sodu, który dysocjując daje sprzężoną z kwasem octowym zasadę, czyli jon octanowy;

pH roztworu buforowego:

← równanie Hendersona-Harselbalcha

• wartość pH nie zależy od stężeń składników, ale od stosunku tych stężeń;

• zakres działania buforu jest uwarunkowany rodzajem składników tworzących ten bufor i zależy od wartości pH (słabego kwasu lub zasady);

• jeżeli stosunek stężeń
  zmieni się z 1:1 do 10:1 lub 1:10, to zmiana pH = 1;

• rozcieńczenie wodą nie powinno zmieniać wartości pH buforu, gdyż zależy ona od stosunku stężeń obu składników, które rozcieńczają się identycznie;

POJEMNOŚĆ BUFOROWA:

• dodanie do roztworu buforowego niewielkich ilości mocnego kwasu lub mocne zasady zmienia stężenia składników, ale stosunek stężeń zmienia się nieznacznie i dlatego pH buforu zmienia się nieznacznie;

• 
  

• pojemność buforowa - zdolność do utrzymywania stałego pH przez wiązanie jonów H₃O⁺ i OH^-; zależy od:

• stężenia obu składników (stężenia buforu);

• stosunku stężeń składników buforu;

• 
  

(liczba moli jednoprotonowego mocnego kwasu lub liczba moli jonów wodorotlenkowych, jaką należy wprowadzić do 1dm³ roztworu buforowego, aby zmienić jego pH o jednostkę)

MIARECZKOWANIE KWASU WĘGLOWEGO:

* obszary buforowania

BUFOR H₂PO₄^- / HPO₄^2- (działa w komórkach):

• istnieją 3 układy buforowe (jakie?);

• 
  

BIOLOGICZNIE WAŻNE BUFORY:

• za równowagę kwasowo-zasadową osocza krwi odpowiedzialne są:

• bufory wodorowęglanowe H₂CO₃ / HCO₃^-

• bufory białczanowe H-białczan / białczan^-

• bufory wodorofosforanowe H₂PO₄^- / HPO₄^2-

• prawidłowa wartość pH krwi = 7,4;

• bufory wodorowęglanowe działają w osoczu w układzie otwartym (płuca, nerki, tkanki) stąd jego pojemność buforowa jest kilkakrotnie większa, niż byłaby w układzie zamkniętym;

ODDECHOWA REGULACJA RÓWNOWAGI KWASOWO-ZASADOWEJ:

• bufor wodorowęglanowy jest istotnym elementem regulacji pH płynów pozakomórkowych;

• w osoczu występuje:
  

99% 1% 0,7%

• równowagę określa stała dysocjacji
  ;

• stąd pH roztworu
  ;

• kwas węglowy stanowi tylko małą część rozpuszczonego dwutlenku węgla, stąd:

;

• H₂CO₃ i CO_2(ROZP) pozostają w równowadze z CO₂ w fazie gazowej CO₂ w krwi przepływającej przez płuca pozostaje w równowadze z CO₂ powietrza w pęcherzykach płucnych (z prawa Henry'ego, ilość gazu (M) rozpuszczona w cieczy jest wprost proporcjonalna do ciśnienia parcjalnego (p) gazu nad cieczą:
  

(stężenie gazu rozpuszczonego w cieczy)

M - masa mola gazu

V - objętość

α - współczynnik rozpuszczalności

* stężenie CO2 rozpuszczonego w osoczu

w warunkach fizjologicznych
w pęcherzykach, stąd:

we krwi prawidłowej oraz

H₃O⁺ produkowany w metabolizmie tkankowym, cofa dysocjację kwasu węglowego, przyłączając się do HCO₃^-, kwas węglowy rozpada się na H₂O i CO₂, który jest wydalany przez płuca;

komórka mięśniowa	naczynia włosowate
H3O^+ CO2	H3O^+ + HCO3^- H2CO3 H2O + CO2

• produkcja dwutlenku wegla oraz jonów hydroniowych w tkankach nie zmienia stałego stosunku:
  

a więc i pH płynów ustrojowych, gdyż nadmiar CO₂ jest wypadalny w płucach (układ otwarty);

• przy zmienionym stosunku następuje przyspieszenie i pogłębienie oddechu, co zwiększa wentylację płuc, usuwa nadmiar CO₂ do momentu przywrócenia stosunku 20:1;

DYFUZJA, OSMOZA, CIŚNIENIE OSMOTYCZNE:

DYFUZJA - proces samorzutnego, biernego przemieszczania się cząsteczek z przestrzeni o większym stężeniu do przestrzeni o mniejszym stężeniu, aż do osiągnięcia stanu równowagi dynamicznej;

• szybkość dyfuzji zależy od:

• temperatury (wzrasta wraz z nią);

• gradientem stężeń (dla fazy ciekłej) lub ciśnień (dla fazy gazowej);

• wymiarów cząsteczek;

• na dyfuzji opiera się wymiana gazowa w płucach (między gazami w pęcherzykach i krwią w naczyniach włosowatych);

• dyfuzja jest także chaotycznym ruchem cząsteczek w komórce;

• małe cząsteczki dyfundują przez uwodniony żel cytozolu niemal tak szybko, jak w wodzie;

• szybka dyfuzja zwiększa prawdopodobieństwo efektywnego zderzenia cząsteczek substratów z aktywnym centrum enzymu;

OSMOZA - samorzutne przechodzenie cząsteczek rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną (przepuszczalną tylko dla cząsteczek rozpuszczalnika);

• odbywa się w kierunku roztworu i niższym stężeniu rozpuszczalnika (wyższe stężenie substratów rozpuszczonych), aż do osiągnięcia stanu równowagi;

• warunkiem koniecznym do wystąpienia osmozy jest równa liczba cząsteczek osmotycznie czynnych po obu stronach błony półprzepuszczalnej;

CIŚNIENIE OSMOTYCZNE - ciśnienie, w którym ustala się równowaga dynamiczna, czyli gdy jednakowe ilości cząsteczek rozpuszczalnika dyfundują w obu kierunkach;

• równowaga zostaje osiągnięta, gdy po obu stronach błony znajdują się roztwory o jednakowej liczbie cząsteczek osmotycznie czynnych;

Chemia medyczna - wykład trzeci

1

---