БУФЕРНЫЕ СИСТЕМЫ. ИЗУЧЕНИЕ СВОЙСТВ БУФЕРНЫХ И НЕБУФЕРНЫХ СИСТЕМ.ОПРЕДЕЛЕНИЕ БУФЕРНОЙ ЕМКОСТИ РАСТВОРА.ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ.

Вода – основа жизни на Земле. Она играет исключительно важную роль в биохимических процессах, являясь основной составной частью (от 58 до 97 %) всех клеток и тканей человека, животных, растений и простейших организмов. Вода – это среда, в которой протекают самые разнообразные биохимические процессы.

Вода обладает хорошей растворяющей способностью и вызывает электролитическую диссоциацию многих растворенных в ней веществ.

Вода является слабым электролитом и диссоциирует на катионы водорода и анионы гидроксила по уравнению:

Н₂О Û Н⁺ + ОН^-

Согласно закону действующих масс константа диссоциации воды будет равна:

К =

Диссоциация воды очень мала (при 25°С она равна 1.8 10^-9), поэтому знаменатель в приведенном уравнении можно считать практически постоянным, и соотношение можно записать следующем образом:

[Н⁺ ] × [ОН^-] =К ×[Н₂О] = К_w = 10 ^-14

где К_w – ионное произведение воды. Таким образом, произведение концентрации ионов водорода и ионов гидроксилав любом водном растворе есть величина постоянная, называемая ионным произведением воды

Так как компоненты рассматриваемой системы сопряжены, то увеличение концентрации одного иона неизбежно связано с уменьшением концентрации другого. При этом из водного раствора не могут совершенно исчезнуть ни водородные, ни гидроксильные ионы. И при любой их концентрации ионное произведение останется постоянным – 10^-14.

Концентрация ионов водорода в растворах представляет важный физико-химический фактор, определение ее имеет большое значение при изучении самых разнообразных физических, химических и биологических процессов.

В природных растворах и биологических жидкостях, которые количественно характеризуются как разбавленные растворы (С £ 0,1 М), активность ионов водорода колеблется примерно в пределах 10^-3 £ С £ 10^-9М, т.е. она очень мала и для практической работы ее удобно выражать через отрицательный десятичный логарифм активности и обозначать рН:

рН = -lg а_Н+

Таким образом, водородным показателем – рН – называют величину, численно равную отрицательному десятичному логарифму активности (концентрации) ионов водорода. Логарифмируя ионное произведение воды, получаем:

рН + рОН = 14

В разбавленных водных растворах 0£ рН £14, 0£ рН £7 – в кислых растворах, рН = 7 – в нейтральных и 7 £ рН £14 – в щелочных растворах.

Уравнения для расчета рН в разбавленных растворах различных классов соединений приведены ниже:

Сильные кислоты: рН = - lg a_H+.

Сильные основания: pH = 14 – pOH.

Слабые кислоты: pH = ½ (pK_к – lgC).

Слабые основания: pH = 14 – 1/2pK_о + ½ lgC.

Гидролитически кислые соли: pH = 7 –1/2pK_осн – 1/2lgC.

Гидролитически щелочные соли: pH = 7 + 1/2pK_кисл + 1/2lgC.

Буферные растворы: pH = pK_a + lg[соль] – lg[кислота].

рH = pK_a + lg[основание] - lg[соль].