Буферное действие - основной механизм протолитического гомеостаза организма. Буферные системы, буферные растворы, их состав. Классификация буферных систем.

Большинство биожидкостей в организме способно поддерживать значение рН, так как они являются буферными растворами. Протолитичесий гомеостаз включает в себя не только физиологические механизмы, но и физмко-химическое буферное действие. Протолитическими буферными системами называются растворы, способные сохранять постоянное значение рН при добавлении или кислот, или щелочей. Компонентами буферного раствора являются донор протона и его акцептор(слабая кислота и слабое основание). Состав выражают формулами ее компонентов, указывая вначале акцептор, а затем донор протона.

Буферная система – протолитическая равновесная система, способная сохранять практически постоянное значение рН при добавлении небольшого количества кислоты или основания.

Буферный раствор – это раствор, содержащий протолитическую равновесную систему, способную поддерживать практически постоянное значение рН при разбавлении или при добавлении небольших количеств кислоты или щелочи.

В протолитических буферных растворах компонентами являются донор и акцептор протонов, представляющие собой сопряжѐнную кислот-но-основнуюпару. В качестве донора протона выступает слабая кислота или сопряжѐнная кислота слабого основания. Акцептором протона является анион слабой кислоты или слабое основание. По принадлежности слабого электролита к классу кислот или оснований буферные системы подразделяют на кислотные и основные.

Кислотные буферные системы – это растворы, содержащие слабую кислоту (донор протонов) и сопряженное основание (акцептор про тонов).

Основные буферные системы – это растворы, содержащие слабое основание (акцептор протонов) и сопряженную кислоту (донор протонов).

Название буферной системы	Основание	Сопряженная кислота
Аммиачная	NH3 H2O	NH 4

Механизм буферного действия – это протолитическое взаимодействие кислоты и основания с добавляемыми ионами Н+иОН–.

Гидрокарбо-

НСО 3 +Н+

Н2СО3

Н2СО3 + ОН–

НСО 3 +Н2О

Добавляемые к буферным растворам протоны связываются основаниями в слабые кислоты (сильная кислота замещается эквивалентным количеством слабой кислоты). Диссоциация слабой кислоты подавляется вследствие увеличения ее концентрации (закон разведения Оствальда) и рН практически не меняется.

Добавляемые анионы гидроксила взаимодействуют со слабой кислотой буферной системы, концентрация ее при этом уменьшается, а по закону Оствальда степень диссоциации увеличивается и концентрация ионов водорода восполняется. Образующаяся соль практически не влияет на значение рН.

Защитное действие буферных систем будет сохраняться до тех пор, пока концентрации компонентов буферных систем будут больше концентрации добавляемых ионов. Достаточное буферное действие наблюдается в том случае, если соотношение концентраций компонентов не превышает 10, то есть

	0,1	акцептор протона	10,	а рН = р Ka	1.
	донор протона

 

 

Таким образом, буферные растворы поддерживают значение рН в диапазоне от рН = р Ka –1до рН = р Ka + 1

При разбавлении концентрации компонентов буферного раствора изменяются в равной степени, поэтому соотношение их концентраций, а, следовательно, и значение рН остаются практически неизменными.

 

Количественные характеристики буферных систем: зона буферного действия и буферная емкость. Факторы влияющие на буферную емкость. Распределение буферных систем в цельной крови и сыворотке по буферной емкости.

Способность раствора поддерживать определенное значение рН называется буферным действием.

Буферным действием обладают:

1. Система слабая кислота – ее соль с сильным основанием, а также сочетание кислой и средней солей слабых кислот или двух кислых солей.

2. Система слабое основание – его соль с сильной кислотой:

3. Ионы и молекулы амфолитов – аминокислотные и белковые системы.

Буферная емкость (В) – количество вещества эквивалента кислоты или щелочи, которое нужно добавить к 1 литру буферного раствора, чтобы изменить величину рН на единицу.

Буферная емкость по кислоте	Буферная емкость по основанию
	(моль/л)		(моль/л)
Ва =	c	(1/zHA)		V (HA)		Вв =	c	(1/ z В) V (В )
	pH		V буф.р-ра
		pH	V
									буф. р-ра

Буферная емкость зависит от концентраций компонентов в буферном растворе и их соотношения. Чем выше концентрация компонентов, тем большее количество приливаемых кислот и оснований может быть ими связано. Буферная ѐмкость достигает максимального значения при равенстве концентраций компонентов, причѐм в этом случае.