– 17 –
Z
POPRZEDNIEGO WYKŁADU
•
teoria Brönsteda-Lowry’ego definiuje kwas jako donor protonu, a zasad
ę
jako akceptor protonu w
reakcjach proteolitycznych
•
stała dysocjacji (K) i iloczyn rozpuszczalno
ś
ci (Ir) s
ą
wielko
ś
ciami równowagowymi i jako takie
dla danych reagentów zale
żą
wył
ą
cznie od temperatury
•
inne czynniki (poza temperatur
ą
) jedynie zaburzaj
ą
równowag
ę
, a nowy stan równowagi osi
ą
gany
jest zgodnie z reguł
ą
przekory, w taki sposób,
ż
e mo
ż
na go opisa
ć
takimi samymi warto
ś
ciami K i Ir,
jak przed zaburzeniem stanu równowagi
W
YKŁAD
III
R
OZTWORY BUFOROWE
Skala pH
]
O
log[H
pH
3
+
−
=
W czystej wodzie
7
3
10
]
O
[H
−
+
=
→
7
log10
pH
7
=
−
=
−
.
pH
=
7 roztwór oboj
ę
tny
pH > 7 roztwór zasadowy
pH < 7 roztwór kwasowy
14
3
W
10
]
][OH
O
[H
K
−
−
+
=
=
14
3
log10
]
[OH
log
]
O
[H
log
−
−
+
−
=
−
−
14
pOH
pH
=
+
Skala pH jest skal
ą
logarytmiczn
ą
•
zmiana warto
ś
ci pH o 1 odpowiada 10-krotnej zmianie st
ęż
enia jonów hydroniowych
•
zmiana warto
ś
ci pH o 0,3 odpowiada 2-krotnej zmianie st
ęż
enia
]
O
[H
3
+
•
skala pH w zakresie od 0 do 14 dla roztworów wodnych odnosi si
ę
do roztworów rozcie
ń
czonych
Posta
ć
logarytmiczna stałej dysocjacji
a
a
logK
pK
pK
logK
−
=
=
−
pK
a
kwasu w
ę
glowego
K
2
CO
3
+ H
2
O
HCO
3
–
+ H
3
O
+
6,36
)
10
log(4,4
logK
pK
7
a
a
=
⋅
−
=
−
=
−
pK
a
wodorow
ę
glanu
HCO
3
–
+ H
2
O
CO
3
2–
+ H
3
O
+
10,25
)
10
log(5,6
logK
pK
11
a
a
=
⋅
−
=
−
=
−
→
←
→
←
– 18 –
Obliczanie pH roztworów mocnych kwasów i zasad
•
mocne kwasy
Przykład
1
log10
logC
]
O
log[H
pH
10
0,1
]
O
[H
M
0,1
HCl
1
kwasu
3
1
3
=
−
=
−
=
−
=
=
=
=
−
+
−
+
•
mocne wodorotlenki
Przykład
12
2
14
logC
14
])
log[OH
(
14
pH
10
0,01
]
[OH
M
0,01
NaOH
zasady
2
=
−
=
+
=
−
−
=
=
=
=
−
−
−
Miareczkowanie mocnego kwasu
•
H
3
O
+
+ OH
–
2H
2
O
•
np. HCl miareczkujemy NaOH
Obliczanie pH roztworów słabych kwasów i zasad
–
dysocjacja słabego kwasu
HA + H
2
O
A
–
+ H
3
O
+
[HA]
]
O
][H
[A
K
3
a
+
−
=
→
kwasu
2
3
a
C
]
O
[H
K
+
=
zakładaj
ą
c,
ż
e:
•
[A
–
]
=
[H
3
O
+
] – czysty roztwór słabego kwasu
•
[HA]
=
C
kwasu
– [H
3
O
+
]
≈
C
kwasu
– miareczkowany kwas dysocjuje w niewielkim stopniu
→
←
→
←
0,5
1
1,5
p
H
kwasu
zasady
n
n
zmiana koloru
oran
ż
u metylowego
pH
=
4
zmiana koloru
fenoloftaleiny
pH
=
9,4
punkt równowa
ż
nikowy
s
k
o
k
p
H
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
– 19 –
(
)
(
)
kwasu
a
kwasu
a
kwasu
a
kwasu
a
kwasu
a
3
logC
pK
2
1
logC
logK
2
1
C
logK
2
1
pH
C
K
log
pH
C
K
]
O
[H
−
=
−
−
=
−
=
−
=
=
+
Miareczkowanie słabego kwasu
CH
3
COOH + OH
–
CH
3
COO
–
+ H
2
O
Hydroliza słabego kwasu prowadzi do alkalizacji
ś
rodowiska:
CH
3
COO
–
+ H
2
O
CH
3
COOH + OH
–
COOH
CH
]
O
][H
COO
[CH
K
3
3
3
a
+
−
=
K
=
[H
3
O
+
]
→
pH
=
pK
a
Przykład
Który roztwór ma wi
ę
ksze pH:
•
0,01M HCl
•
0,01M CH
3
COOH
3,35
2)
(4,7
2
1
)
log10
(4,7
2
1
)
logC
(pK
2
1
pH
2
log10
log0,01
logC
pH
2
COOH
CH
COOH
CH
2
HCl
3
3
=
+
=
−
=
−
=
=
−
=
−
=
−
=
−
−
Roztwory buforowe
•
jest to mieszanina słabego kwasu i sprz
ęż
onej z nim zasady w postaci soli tego kwasu
lub mieszanina słabej zasady i sprz
ęż
onego z ni
ą
kwasu w postaci soli tej zasady
•
posiada zdolno
ść
do utrzymania stałego pH po wprowadzeniu niewielkich ilo
ś
ci mocnego kwasu lub
zasady
→
←
0,5
1
1,5
kwasu
zasady
n
n
zmiana koloru
oran
ż
u metylowego
pH
=
4
zmiana koloru
fenoloftaleiny
pH
=
9,4
punkt równowa
ż
nikowy
pH > 8
s
k
o
k
p
H
p
H
pH
=
pK
a
→
←
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
– 20 –
Przykłady roztworów buforowych
bufor
nazwa buforu
H
2
CO
3
/ HCO
3
–
bufor w
ę
glanowy
CH
3
COOH / CH
3
COO
–
bufor octanowy
H
2
PO
4
–
/ HPO
4
2–
bufor wodorofosforanowy
NH
3
/ NH
4
+
bufor amonowy
HCO
3
–
+ H
3
O
+
H
2
CO
3
+ H
2
O – reakcja składnika zasadowego
H
2
CO
3
+ OH
–
HCO
3
–
+ H
2
O – reakcja składnika kwasowego
pH roztworów buforowych
•
buforem jest roztwór wodny, b
ę
d
ą
cy mieszanin
ą
kwasu octowego i jego soli octanu sodu, który
dysocjuj
ą
c daje sprz
ęż
on
ą
z kwasem octowym zasad
ę
, czyli jon octanowy
COOH]
[CH
]
O
][H
COO
[CH
K
3
3
3
a
+
−
=
kwasu
3
C
COOH]
[CH
≈
(soli)
zasady
3
C
]
COO
[CH
≈
−
zasady
kwasu
zasady
kwasu
3
C
C
log
logK
C
C
logK
]
O
log[H
pH
−
−
=
−
=
−
=
+
→
zasady
kwasu
C
C
log
pK
pH
−
=
Równanie Hendersona-Hasselbacha
kwasu
zasady
zasady
kwasu
C
C
log
pK
C
C
log
pK
pH
+
=
−
=
•
warto
ść
pH nie zale
ż
y od st
ęż
e
ń
składników, ale od stosunku tych st
ęż
e
ń
•
zakres działania buforu jest uwarunkowany rodzajem składników tworz
ą
cych ten bufor i zale
ż
y
od warto
ś
ci pH (słabego kwasu lub zasady)
•
je
ż
eli stosunek st
ęż
e
ń
zasady
kwasu
C
C
zmieni si
ę
z 1:1 do 10:1 lub 1:10, to zmiana pH wyniesie 1
•
rozcie
ń
czenie wod
ą
nie powinno zmienia
ć
warto
ś
ci pH buforu, gdy
ż
zale
ż
y ona od stosunku st
ęż
e
ń
obu składników, które rozcie
ń
czaj
ą
si
ę
identycznie
Pojemno
ść
buforowa
kwasu
zasady
zasady
kwasu
C
C
log
pK
C
C
log
pK
pH
+
=
−
=
•
dodanie do roztworu buforowego niewielkich ilo
ś
ci mocnego kwasu lub mocnej zasady zmienia
st
ęż
enia składników, ale stosunek st
ęż
e
ń
zmienia si
ę
nieznacznie i dlatego pH buforu zmienia si
ę
nieznacznie
[H
3
O
+
]
→
C
kwasu
→
kwasu
soli
C
C
→
pH
≈
const.
•
pojemno
ść
buforowa – zdolno
ść
do utrzymywania stałego pH przez wi
ą
zanie jonów H
3
O
+
i OH
–
;
Zale
ż
y od:
–
st
ęż
enia obu składników (st
ęż
enia buforu)
–
stosunku st
ęż
e
ń
składników buforu
–
d(pH)
dC
β
=
→
←
→
←
→
zasady
kwasu
3
C
KC
]
O
[H
=
+
(liczba moli jednoprotonowego mocnego kwasu lub jonów wodorotlenkowych, jak
ą
nale
ż
y wprowadzi
ć
do 1dm
3
roztworu buforowego, aby zmieni
ć
jego pH o jednostk
ę
)
– 21 –
H
2
O + CH
3
COOH
←
H
3
O
+
+ CH
3
COO
–
CH
3
COOH + OH
–
→
CH
3
COO
–
+ H
2
O
Miareczkowanie kwasu w
ę
glowego
•
pK
1
–
[H
2
CO
3
]
=
[HCO
3
–
]
–
kwasu
soli
1
C
C
log
pK
pH
+
=
→
1
pK
pH
=
•
pK
2
–
[HCO
3
–
]
=
[CO
3
2–
]
–
kwasu
soli
2
C
C
log
pK
pH
+
=
→
2
pK
pH
=
0,5
1
1,5
kwasu
zasady
n
n
zmiana koloru
oran
ż
u metylowego
pH
=
4
zmiana koloru
fenoloftaleiny
pH
=
9,4
punkt równowa
ż
nikowy
pK
a
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
p
H
H
3
O
+
OH
–
kwasu
soli
C
C
log
pK
pH
+
=
C
H
3
C
O
O
–
C
H
3
C
O
O
H
C
H
3
C
O
O
H
C
H
3
C
O
O
–
C
H
3
C
O
O
H
C
H
3
C
O
O
–
←
+
+
O
H
3
→
−
+
OH
0,5
1
1,5
H
2
CO
3
HCO
3
–
)
CO
(H
n
)
(OH
n
3
2
kwasu
zasady
−
PR
1
11
10
9
8
7
6
5
4
p
H
10,3
8
6,3
pK
1
pK
2
– 22 –
Bufor H
2
PO
4
–
/ HPO
4
2–
kwasu
soli
2
C
C
log
pK
pH
+
=
Biologicznie wa
ż
ne bufory
•
za równowag
ę
kwasowo-zasadow
ą
osocza krwi odpowiedzialne s
ą
:
–
bufory wodorow
ę
glanowe H
2
CO
3
/ HCO
3
–
–
bufory białczanowe H-białczan / białczan
–
–
bufory wodorofosforanowe H
2
PO
4
–
/ HPO
4
2–
•
prawidłowa warto
ść
pH krwi: 7,4
•
bufor wodorow
ę
glanowy działa w osoczu w układzie otwartym (płuca, nerki, tkanki) st
ą
d jego
pojemno
ść
buforowa jest kilkakrotnie wi
ę
ksza, ni
ż
byłaby w układzie zamkni
ę
tym
Oddechowa regulacja równowagi kwasowo-zasadowej
•
bufor wodorow
ę
glanowy jest istotnym elementem regulacji pH płynów pozakomórkowych
•
w osoczu wyst
ę
puj
ą
CO
2
+ H
2
O
H
2
CO
3
+ H
2
O
HCO
3
–
+ H
3
O
+
α
=
99%
α
=
1%
α
=
0,7%
•
równowag
ę
okre
ś
la stała dysocjacji
]
CO
[H
]
O
][H
[HCO
K
3
2
3
3
1
+
−
=
•
st
ą
d pH roztworu
]
CO
[H
]
[HCO
log
pK
pH
3
2
3
1
−
+
=
•
kwas w
ę
glowy stanowi tylko mał
ą
cz
ęść
rozpuszczonego dwutlenku w
ę
gla, st
ą
d:
]
[CO
]
[HCO
log
pK
pH
osoczu)
zony w
2(rozpuszc
3
−
+
=
•
H
2
CO
3
i CO
2(rozpuszczony w osoczu)
pozostaj
ą
w równowadze z CO
2
w fazie gazowej
→
CO
2
w krwi
przepływaj
ą
cej przez płuca pozostaje w równowadze z CO
2
powietrza w p
ę
cherzykach płucnych
Z prawa Henry’ego, masa gazu (m) rozpuszczonego w cieczy jest wprost proporcjonalna do
ci
ś
nienia parcjalnego (p) gazu nad ciecz
ą
:
p
k
m
⋅
=
, st
ą
d st
ęż
enie gazu rozpuszczonego w cieczy
p
α
p
MV
k
MV
m
V
n
C
⋅
=
=
=
=
M – masa molowa gazu
V – obj
ę
to
ść
α
– współczynnik rozpuszczalno
ś
ci
9
8
7
6
5
p
H
pH
=
pK
2
=
7,2
0,5
kwasu
zasady
n
n
pH
fizjologiczne
=
7,4
→
←
→
←
– 23 –
Przykład
•
st
ęż
enie CO
2
rozpuszczonego w osoczu wnosi
2
CO
p
α
⋅
2
CO
3
1
osoczu)
zony w
2(rozpuszc
3
1
p
α
]
[HCO
log
pK
]
[CO
]
[HCO
log
pK
pH
⋅
+
=
+
=
−
−
•
mmHg
dm
mmol
0,03
kPa
dm
mmol
0,225
α
3
3
⋅
=
⋅
=
•
w warunkach fizjologicznych
mmHg
40
p
2
CO
=
w p
ę
cherzykach, st
ą
d:
3
osoczu)
zony w
2(rozpuszc
dm
mmol
1,2
40
0,03
]
[CO
=
⋅
=
•
3
3
dm
mmol
25
]
[HCO
=
−
we krwi prawidłowej
7,42
log20,83
6,1
1,2
25
log
6,1
pH
=
+
=
+
=
H
3
O
+
produkowany w metabolizmie tkankowym, cofa dysocjacj
ę
kwasu w
ę
glowego, przył
ą
czaj
ą
c si
ę
do HCO
3
–
, kwas w
ę
glowy rozpada si
ę
na H
2
O i CO
2
, który jest wydalany przez płuca.
•
produkcja dwutlenku w
ę
gla oraz jonów hydroniowych w tkankach nie zmienia stałego stosunku
1
20
]
[CO
]
[HCO
osoczu
ony w
(rozpuszcz
3
=
−
, a wi
ę
c i pH płynów ustrojowych, gdy
ż
nadmiar CO
2
jest wydalany w
płucach (układ otwarty)
•
przy zmienionym stosunku nast
ę
puje przyspieszenie i pogł
ę
bienie oddechu, co zwi
ę
ksza wentylacj
ę
płuc, usuwa nadmiar CO
2
do momentu przywrócenia stosunku 20:1
Dyfuzja
•
proces samorzutnego, biernego przemieszczania si
ę
cz
ą
steczek z przestrzeni o wy
ż
szym st
ęż
eniu
do przestrzeni o ni
ż
szym st
ęż
eniu, a
ż
do osi
ą
gni
ę
cia stanu równowagi dynamicznej
•
szybko
ść
dyfuzji zale
ż
y od:
–
temperatury (im wy
ż
sza temperatura tym dyfuzja zachodzi szybciej)
–
gradientu ci
ś
nie
ń
(st
ęż
e
ń
)
–
wymiarów cz
ą
steczek
•
na dyfuzji opiera si
ę
wymiana gazowa w płucach (pomi
ę
dzy gazami w p
ę
cherzykach płucnych i
krwi
ą
w naczyniach włosowatych)
•
dyfuzj
ą
jest tak
ż
e chaotyczny ruch cz
ą
steczek w komórce
•
małe cz
ą
steczki dyfunduj
ą
przez uwodniony
ż
el cytozolu niemal tak szybko, jak w wodzie;
•
szybka dyfuzja zwi
ę
ksza prawdopodobie
ń
stwo efektywnego zderzenia cz
ą
steczek substratów
z aktywnym centrum enzymu
H
3
O
+
+
CO
2
H
3
O
+
+ HCO
3
–
H
2
CO
3
H
2
O + CO
2
O
2
komórka mi
ęś
niowa
naczynia włosowate
– 24 –
Dyfuzja – schemat
Osmoza
•
samorzutne
przechodzenie
cz
ą
steczek
rozpuszczalnika
przez
błon
ę
półprzepuszczaln
ą
(przepuszczaln
ą
tylko dla cz
ą
steczek rozpuszczalnika)
•
odbywa si
ę
w kierunku roztworu o ni
ż
szym st
ęż
eniu rozpuszczalnika (wi
ę
ksze st
ęż
enie substancji
rozpuszczonych), a
ż
do osi
ą
gni
ę
cia stanu równowagi
•
warunkiem koniecznym do wyst
ą
pienia osmozy jest równa liczba cz
ą
steczek osmotycznie czynnych
po obu stronach błony półprzepuszczalnej
Osmoza – schemat
osmoza cz
ą
steczek wody
Ci
ś
nienie osmotyczne
•
ci
ś
nienie, przy którym ustala si
ę
równowaga dynamiczna, czyli gdy jednakowe ilo
ś
ci cz
ą
steczek
rozpuszczalnika dyfunduj
ą
w obu kierunkach nazywamy ci
ś
nieniem osmotycznym
•
równowaga zostaje osi
ą
gni
ę
ta, gdy po obu stronach błony znajduj
ą
si
ę
roztwory o jednakowej
liczbie cz
ą
stek osmotycznie czynnych
po czasie
wprowadzenie
cz
ą
stek barwnika
cz
ą
steczki
wody
cz
ą
steczki
barwnika
cz
ą
steczki substancji
rozpuszczonej
błona półprzepuszczalna
cz
ą
steczki wody
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
Konserwacja 2014 03 id 245321 Nieznany
chemia zadania 2 id 113035 Nieznany
chemia opracowanie id 112613 Nieznany
chemia klucz (2) id 112361 Nieznany
chemia tablice id 112030 Nieznany
ais 03 id 53431 Nieznany (2)
Chemia 10 3 id 111757 Nieznany
Chemia 11 3 id 111768 Nieznany
Chemia organiczna W 8 id 112721 Nieznany
arkusz zr Chemia tablice id 625 Nieznany (2)
mat fiz 2007 12 03 id 282357 Nieznany
CHEMIA EGZAMIN 2 id 112139 Nieznany
Module 03 id 305940 Nieznany
III CZP 43 03 id 210280 Nieznany
(CHEMIA WYKLAD 3)id 1241 Nieznany
chemia organiczna id 112638 Nieznany
(CHEMIA WYKLAD 6)id 1242 Nieznany (2)
chemia sem 2 id 112875 Nieznany
więcej podobnych podstron