ТЕМА. Буферні системи, класифікація та механізм дії.

2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Одним з найважливіших аспектів гомеостазу організму людини є підтримування постійного значення рН, що здійснюється буферними системами та фізіологічними меха­нізмами. Буферні системи регулюють концентрацію іонів водню та гідроксид-іонів, а також перебіг реакцій, що залежать від вели­чини рН. Знання про буферні системи необхідні при вивченні біо­хімії, фізіології, фармакології та клінічних дисциплін.

3. МЕТА. Сформувати уявлення про буферні системи та механізм їх дії. Визначити вплив кислот, основ та розведення на рН буферних розчинів.

Студент повинен знати:

- визначення поняття "буферна система";

- класифікацію буферних систем за складом;

- механізм буферної дії;

- склад типових буферних систем;

- фактори, що впливають на величину рН буферної системи;

вміти:

- складати рівняння реакцій, що характеризують буферну дію;

- проводити розрахунки за рівнянням Гендерсона-Гассельбаха;

оволодіти навичками:

- визначення впливу кислот, основ та розведення на рН буферних розчинів.

ОСНОВНІ БАЗОВІ ЗНАННЯ, ВМІННЯ І НАВИЧКИ, НЕОБХІДН ДЛЯ ЗАСВОЄННЯ ТЕМИ.

1) Поняття про сильні і слабкі електроліти.

2) Поняття про водневий показник і шкалу рН.

3) Методи визначення рН розчинів.

(Матеріал шкільної програми та попередніх занять з хімії).

 

ГРАФ ЛОГІЧНОЇ СТРУКТУРИ.

Буферні розчини

Класифікація Механізм дії рН буферних

буферних систем буферних систем систем

Склад типових Визначення впливу кислот,

буферних систем основ, розведення на рН

 

6. ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ ДО ЗАНЯТТЯ (самостійна позааудиторна робота студентів).

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Поняття про буферні розчини.	1.1. Класифікація буферних розчинів за складом. 1.2. Механізм дії буферних систем.
2. рН буферних розчинів.	2.1. Рівняння Гендерсона-Гассельбаха. 2.2. Вплив різних факторів на значення рН буферного розчину.

 

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ

(самостійна позааудиторна робота студентів)

1) Назвати кількість основних типів буферних систем (за складом);

а) один; б) два; в) три; г) чотири

2) Вибрати правильну формулу для розрахунку рН буферної системи HCN - NaCN

а) б)

в) г)

 

 

3) Розрахувати рН буферного розчину, що був приготований з 0,040 л розчину аміаку з концентрацією 0,15 моль/л та 0,020 л розчину хлориду амонію з концентрацією 0,25 моль/л.

а) 4,67; б) 6,42; в) 9,33; г) 10,12.

 

4) Пояснити, чому при додаванні невеликої кількості сильної кислоти до гідрогенкарбонатної буферної системи її рН практично не змі­нюється.

а) підвищується ступінь дисоціації гідрогенкарбонату натрію;

б) рівновага зміщується в бік утворення катіонів водню:

CO₂ + H₂O == H⁺ + НСОз^-

в) під впливом сильних кислот розкладається вугільна кислота;

г) сильна кислота замінюється еквівалентною кількістю слабкої вугільної кислоти.

5) Вказати, від яких факторів залежить рН буферної системи.

а) від природи слабкого електроліту (кислоти чи основи);

б) від співвідношення концентрацій компонентів буферної системи;

в) від концентрації слабкого електроліту (кислоти чи основи);

г) від концентрації солі.

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ

1) Правильна відповідь б).

Буферні системи за складом бувають двох основних типів:

- слабка кислота - сіль слабкої кислоти та лугу;

- слабка основа - сіль слабкої основи та сильної кислоти.

 

2) Правильна відповідь а).

Рівняння Гендерсона-Гассельбаха для цієї системи буде мати такий вигляд:

 

3) Правильна відповідь в).

Приготований розчин належить до буферних розчинів основного типу. Для розрахунку значення його рН використовуємо рівняння;

 

рН буферного розчину дорівнює 9,33.

 

4) Правильна відповідьг).

При додаванні сильної кислоти до гідрогенкарбонатного буферного розчину має місце її взаємодія з гідрокарбонатом натрію:

Н⁺ + НСО₃^- = H₂O + CO₂

При цьому сильна кислота заміщується еквівалентною кількістю слабкої вугільної кислоти, іїї вплив на значення рН буде майже непомітним.

 

5) Правильні відповіді а) і б).

рН буферної системи залежить від природи слабкого електроліту (рК) і співвідношення компонентів ().

 

ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ СТУДЕНТІВ НА ЗАНЯТТІ.

8.1. Визначення впливу розведення на рН буферних розчинів.

У першу пробірку налити 6 мл буферного розчину, в другу - 2 мл цього ж розчину та 4 мл дистильованої води. У кожну пробірку додати по 2 краплі індикатора метилового червоного. Зміст пробірок перемішати і порівняти забарвлення.

8.2. Визначення впливу кислоти та лугу на рН буферного розчину.

У три пробірки налити по 4 мл буферного розчину з відомим значенням рН. Потім додати в одну пробірку 2 краплі розчину НСІ

(С = 0,1 моль/л), у другу - 2 краплі розчину NaOH (С = 0,1 моль/л), у третю - 2 краплі дистильованої води і в кожну - по 2 краплі інди­катора метилового червоного. Розчини перемішати і порівняти забарв­лення.

8.3. Оформлення протоколу лабораторної роботи.

За результатами спостережень зробити висновок про вплив кислот, лугів та розведення на рН буферних розчинів.

 

ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006, с. 161-169.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г, Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. Киев, Вища школа, 1986,с, 77-82.

4. Равич-Щербо М.И., Новиков В.В. Физическая и коллоидная химия. М. Высшая школа. с. 90-96.

ЗАНЯТТЯ № 11