Буферные системы, их состав и механизм действия. Расчет рН буферных систем. Буферная емкость, влияние на нее различных факторов. Биологическое значение буферных систем

Буферными системами называют растворы, обладающие свойством достаточно, стойко, сохранять постоянство - концентрации водородных ионов как при добавлении кислот или щелочей, так и при разведении.

Буферные системы (смеси или растворы) по составу бывают двух основных типов: а) из слабой кислоты и ее соли, образованной сильным основанием; б) из слабого основания и его соли, образованной сильной кислотой.

На практике часто применяют следующие буферные смеси: ацетатный буфер CH₃COOH + CH₃COONa, бикарбонатный буфер H₂CO₃+NaHCO₃, аммиачный буфер NH₄OH +NH₄Cl, белковый буфер белок кислота + белок соль, фосфатный буфер NaH₂PO₄ + Na₂ HPO₄

Фосфатная буферная смесь состоит из двух солей, одна из которых является однометаллической, а вторая - двухметаллической солью фосфорной кислоты.

Ацетатный буфер. Рассмотрим механизм буферного действия. При добавлении соляной кислоты к ацетатному буферу происходит взаимодействие с одним из компонентов смеси (СНзСООН);

Из уравнения (а), сильная кислота заменяется эквивалентным количеством слабой кислоты (в данном случае НСl заменяется СН₃СООН). В соответствии с законом разведения Оствальда повышение концентрации уксусной кислоты понижает степень ее диссоциации, а в результате этого концентрация ионов Н⁺ в буфере увеличивается незначительно. При добавлении к буферному раствору щелочи концентрация водородных ионов и рН изменяется также незначительно.

Щелочь при этом будет реагировать с другим компонентом буфера, (СН₃СООН) по реакции нейтрализации.

В результате этого добавленная щелочь заменяется эквивалентным количеством слабоосновной соли, в меньшей — степени влияющей на реакцию среды. Анионы СН₃СОО^-, образующиеся при диссоциации этой соли, будут оказывать некоторое Угнетающее действие на диссоциацию уксусной кислоты.

Буферной емкостью (В) называется количество сильной кислоты или сильного основания, которое нужно прибавить к одному литру буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу. Она выражается в моль/л или чаще в ммоль/л и определяется по формуле: В = (c V) / д pH Vб, где В - буферная емкость; с - концентрация сильной кислоты или основания (моль/л); V - объем добавленного сильного электролита (л); V_б - объем буферного раствора (л); д рН - изменение рН.

Поверхностные явления на границе раздела фаз. Адсорбция и абсорбция. Поверхностная энергия. Физическая и химическая адсорбция. Изотермы адсорбции. Адсорбция и ее биологическое значение.

Совокупность явлений, обусловленных особыми свойствами тонких слоёв вещества на границе соприкосновения фаз.

К поверхностным явлениям относятся процессы, происходящие на границе раздела фаз и в межфазном поверхностном слое.

Поверхностные явления изучаются коллоидной химией.

Поверхностные явления обусловлены тем, что в поверхностных слоях на межфазных границах вследствие различного состава и строения фаз и соответственно из-за различия в связях поверхностных атомов и молекул со стороны разных фаз существует ненасыщенное поле межатомных, межмолекулярных сил.

Важнейшей характеристикой поверхностной фазы является поверхностная энергия Gs - разность средней энергии частицы, находящейся на поверхности gs, и частицы, находящейся в объеме фазы gv, умноженная на число частиц на поверхности N:

Процесс самопроизвольного изменения концентрации какого-либо вещества у поверхности раздела двух фаз называется сорбцией.

Сорбент - вещество, на поверхности которого происходит изменение концентрации другого вещества – сорбата (сорбтива).

Адсорбция – только на поверхности

Абсорбция – с проникновением вещества внутрь сорбента

При адсорбции газов на твердых телах описание взаимодействия молекул адсорбата и адсорбента сложно, поэтому рассматривают два крайних случая

Физическая адсорбция возникает за счет ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Она характеризуется обратимостью и уменьшением адсорбции при повышении температуры, т.е. экзотермичностью, тепловой эффект физической адсорбции (10 – 80 кДж/моль).

Пример: адсорбция инертных газов на угле.

Химическая адсорбция (хемосорбция) осуществляется путем химического взаимодействия молекул адсорбента и адсорбата. Хемосорбция необратима; является локализованной, т.е. молекулы адсорбата не могут перемещаться по поверхности адсорбента. Энергии активации порядка 40 – 120 кДж/моль, повышение температуры способствует её протеканию.

Пример: адсорбция кислорода на вольфраме или серебре при высоких температурах.

Изотерма мономолекулярной адсорбции

Г - величина адсорбции

Го - максимально возможная величина адсорбции,

С - концентрация адсорбата

b – некоторая постоянная для данной пары адсорбент-адсорбат величина (отношение констант скоростей десорбции и адсорбции), численно равная концентрации адсорбата, при которой занята половина активных центров.

Познание поверхностных явлений в живой природе позволяет сознательно влиять на биологические процессы с целью повышения продуктивности сельского хозяйства, развития микробиологической промышленности, расширения возможностей медицины и ветеринарии.

Играют важную роль на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях организации живых систем.

Различные биологические мембраны ограничивают клетку от внешней среды и обеспечивают её микрогетерогенность.

Адсорбция соответствующих физиологически активных веществ на поверхностях лежит в основе "распознавания" своих и чужих макромолекул.

Поиск по сайту: