Презентації та публікації

Кислотами прийнято називати речовини, здатні віддавати протони (іони водню), а основами - речовини, здатні приймати протони. Вода посилює кислотно-основні властивості розчинених речовин, оскільки може виконувати функції як кислоти, так і основи. Так, соляна кислота (HCl) віддає протони молекулам води. При цьому утворюються аніон хлору (Cl-) і протоновані молекули води (іони гідроксонію, H3O+, для стислості що позначаються H+). Обмін протонами між HCl і водою йде майже кількісно, тобто у воді HCl поводиться як сильна кислота.

Основи, наприклад аміак (NH3), приймають протони у молекул води з утворенням гідроксил - іонів (OH-) і позитивно заряджених іонів амонію (NH4 +). Як і всі іони, гідроксоній і гідроксил присутні у воді в гідратованій формі.

У кислотно-основних реакціях завжди приймають участь кислота і поєднана з нею основа. Чим сильнішою є кислота (або основа), тим слабкіше поєднана основа (або кислота). Наприклад, дуже слабка основа аніон хлору пов'язана з дуже сильною соляною кислотою. Слабокислий іон амонію пов'язаний з помірно сильною основою аміаком. Якщо молекула води функціонує як слабка кислота, утворюється гідроксил-іон - дуже сильна основа. Якщо вода виступає як основа, утворюється іон гідроксонію - дуже сильна кислота.

Константа дисоціації води - величина мізерно низька:

КН2O = ([H +] [H +] [ OH - ]) / [ H2O ] = 2 * 10-16 моль/л (при 25oC)

У чистій воді концентрація молекул води [H2O] - величина практично постійна, рівна 55 моль/л. При підстановці цього значення в рівняння воно приймає вид

KW = [H +] [ OH -] = 1 * 10-14 моль/л

Таким чином, сполука [H +] * [ OH -], так звана іонний добуток води, є величина постійна, навіть у присутності в розчині інших кислотно-основних пар. При 25оС концентрації іонів H + і ОН - в чистій воді рівні і складають 1 * 10-7 моль/л.

У клітинах і міжклітинних рідинах pH підтримується на відносно постійному рівні. У крові величина pH зазвичай змінюється в межах 7,35-7,45. Це відповідає зміні концентрації водневих іонів не більше ніж на 30 %. У цитоплазмі pH становить 7,0-7,3, що дещо менше, ніж в крові. У лізосомах рH 4,5-5,5, концентрація водневих іонів більш ніж в 100 разів вище в порівнянні з концентрацією в цитоплазмі.

У травному тракті, який для організму є як би зовнішнім світом, і в виділеннях організму pH варіює в істотно більшій мірі. Екстремальні величини pH (близько 2) спостерігаються в шлунку і в тонкому кишечнику (> 8). В зв'язку з тим, що нирки можуть виділяти як кислоту, так і основи значні варіації pH (4,8-7,5) спостерігаються в сечі.

Короткострокові коливання pH в організмі компенсуються буферними системами. Буферна система представляє собою суміш слабкої кислоти HB і сполученою з нею основи В- або слабкої основи і поєднаної з ним кислоти. Такі системи можуть нейтралізувати надлишок як іонів гідроксонію, так і гідроксил-іонів. У першому випадку надлишок протонів зв'язується основою В- з утворення води до кислоти в недисоційованій формі. Гідроксил-іони взаємодіють з HВ з утворенням В- і води. В обох випадках насамперед зсувається співвідношення [НВ]/[В-], а pH змінюється дуже незначно. На кривій титрування видно, що буферні системи працюють найбільш ефективно в області pH, відповідної рКа кислоти. У цій області графік має максимальну крутизну, і при додаванні певної кількості кислоти або основи ΔрН мінімально. Іншими словами, буферна ємність системи максимальна при рКа.

Схожі презентації: