Занятие №4

Тема: Протолитические процессы. Свойства буферных систем.

Значение темы: Изучение темы будет способствовать формированию способности анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы естественнонаучных, медико-биологических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности, способности реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами, способности выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат, способности к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности, способности использовать нормативную документацию, принятую в здравоохранении, терминологию, международные системы единиц (СИ), действующие международные классификации,способностью и готовностью изучать научно-медицинскую информацию, отечественный и зарубежный опыт по тематике исследования, способностью и готовностью к участию в освоении современных теоретических и экспериментальных методов исследования.

Цель занятия: Студент должен

Знать:

ü правила техники безопасности и работы в химических лабораториях с реактивами, приборами;

ü физико-химическую сущность процессов, происходящих в живом организме на молекулярном, клеточном, тканевом, органном уровнях;

ü свойства воды и водных растворов;

ü способы выражения концентрации веществ в растворах, способы приготовления растворов заданной концентрации;

ü основные типы химических равновесий (протеолитические, гетерогенные, лигандообменные, окислительно- восстановительные) процессах жизнедеятельности;

ü электролитный баланс организма человека, коллигативные свойства растворов (диффузия, осмос, осмолярность, осмоляльность);

ü механизм действия буферных систем организма, их взаимосвязь и роль в поддержании кислотно-основного состояния организма;

Уметь:

ü пользоваться физическим, химическим и биологическим оборудованием;

ü прогнозировать направление и результат физико-химических процессов и химических превращений биологически важных веществ;

ü производить расчеты по результатам эксперимента,

ü пользоваться учебной, научной, научно-популярной литературой, сетью Интернет для профессиональной деятельности;

Вопросы для изучения темы

1. Основные положения протолитической теории кислот и оснований. Кислоты и основания по Бренстеду-Лоури, сопряженные кислоты и основания. Константы кислотности и основности. Показатели кислотности (рК_а) и основности (рК_в).

2. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели, рН биологических жидкостей. Расчет рН и рОН сильных и слабых электролитов. Изменение рН органов и тканей при различных заболеваниях. Ацидоз. Алкалоз. Способы их устранения.

3. Буферные системы. Механизм буферного действия систем I и II типа. Расчет рН буферных систем при добавлении сильной кислоты или сильного основания.

4. Буферное действие. Буферная емкость. Расчет буферной емкости по кислоте и по основанию. Факторы, влияющие на буферную емкость.

5. Буферные системы крови. Сравнительная буферная емкость буферных систем крови. Бикарбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая буферные системы. Механизм действия. Формулы для расчета.

Вопросы для самоконтроля знаний

Дополните фразы:

Основоположники протолитической теории …….

Согласно протолитической теории, основание – это ….

Согласно протолитической теории, кислота – это ………

Основание по Льюису – это …………

«Жесткие» основания - это донорные частицы, обладающие ……. электроотрицательностью и ……. поляризуемостью.

«Мягкие» кислоты – это кислоты Льюиса, в которых акцепторные атомы обладают ……..электроотрицательностью, малым положительным зарядом, …….. поляризуемостью.

Общая кислотность – это концентрация ионов водорода ……….

Потенциальная кислотность– это концентрация ионов водорода………….

Активная кислотность – это концентрация ионов водорода ………

рН раствора рассчитывается по формуле –…………..

рН сыворотки крови - ….; мочи – …..; слюны – …..; желудочного сока – …..; сока поджелудочной железы – …….

Буферные растворы – системы, …………..

При добавлении HCl к HPO₄^2-/H₂PO₄^- активная концентрация HPO₄^2- ….., H₂PO₄^- - ………...

При добавлении NaOH к буферной системе CH₃COOH/CH₃COO^- активная концентрация CH₃COOH …….., CH₃COO^- - ………...

Максимальную буферную емкость системы имеют при pH=………..

При одинаковых концентрациях компонентов буферная емкость максимальна, так как……..

Буферная емкость при разбавлении растворов ……..

Буферные системы организма поддерживают………..

Основные буферные системы организма: ………...

Физиологическое значение рН поддерживается при соотношении компонентов гидрокарбонатной буферной системы, равном HCO₃^-/CO₂ =………

Физиологическое значение рН поддерживается при соотношении компонентов фосфатной буферной системы, равном HPO₄^2-/H₂PO₄^- = …….

Буферная емкость гидрокарбонатной буферной системы по кислоте ……, по сравнению с буферной емкостью по основанию.

Буферная емкость фосфатной буферной системы по кислоте …….., по сравнению с буферной емкостью по основанию.

Максимальный относительный вклад в поддержание протолитического гомеостаза во внутренней среде эритроцитов вносит ………. буферная система.

Белковая буферная система состоит из ………….

Максимальной относительный вклад в поддержание протолитического гомеостаза в плазме крови вносит ………… буферная система.

Показатели кислотно-основного состояния: рН крови –……; рСО₂ – ….. кПа; рО₂ артериальная кровь - ……. кПа; стандартный бикарбонат плазмы крови - …. ммоль/л; буферные основания - …. ммоль/л; ВЕ(избыток оснований) ±…….

Ацидоз – …………..

Алкалоз – …………..

При гиповентиляции легких щелочной резерв крови………., рН мочи ………...

При гипервентиляции легких щелочной резерв крови …….., рН мочи ………….

Заполните таблицу:

Ситуационные задачи

1. Вычислите степень диссоциации и рН уксусной кислоты, если К_а (СН₃СООН) = 1,8·10^-5, С = 0,18 моль/л.

2. Определите концентрацию ионов водорода в плазме крови, если рН =7,3.

3. Определите рН буферного раствора, который получен смешиванием 0,1 моль/л раствора NH₄Cl и 0,1 моль/л раствора NH₄OH в соотношении: а) 1:1, б) 1:4, в) 4:1. K_В(NH₄OH) = 1,79·10^-5.

4. Вычислите соотношение С_соли/С_{кислоты} для буферной системы муравьиная кислота/формиат натрия, если рН =4,0; К_а (НСООН) = 1,76·10^-4.

5. Буферная емкость по кислоте 0,05 моль/л, рассчитайте, какой объем хлороводородной кислоты концентрацией 0,1 моль/л необходимо добавить к 1 л крови, чтобы уменьшить ее рН с 7,35 до 7,1?

6. Вычислите массу ацетата натрия, которую следует добавить к раствору уксусной кислоты С(СН₃СООН) = 0,316 моль/л и объемом 2 л, чтобы получить буферный раствор с рН = 4,87.

7. Сколько молей эквивалента аскорбиновой кислоты необходимо ввести больному для нормализации крови при алкалозе, если рН его крови 7,65 (норма 7,45) общее количество крови 5 л, емкость по кислоте 0,05 моль/л.

8. Определите концентрацию ионов водорода желчи в протоках, если ее рН = 7,8 - 8,5.

Лабораторная работа №4. «Методы определения рН среды, свойства буферных растворов».

Цель: приобрести навыки в приготовлении буферных смесей с определенным значением рН; изучить некоторые свойства буферных растворов.

Оборудование: бюретка, пипетки вместимостью 10, 5, 1 мл, воронки, химические стаканчики, пробирки, конические колбы, рН-метр.

Реактивы: растворы уксусной кислоты (0,1 моль/л), натрия ацетата (0,1 моль/л), соляной кислоты (0,1 моль/л), универсальная индикаторная бумага и цветные таблицы для определения рН по окраске универсального индикатора.