Буферные системы крови. Кислотно

Модуль 2. Типы химических равновесий.
Тема занятия: «Буферные системы крови. Кислотно – основное
состояние организма».
Общая цель: Вам необходимо овладеть учебной программой данного занятия
и научиться применять учебный материал в своей будущей профессии врача.
Сделайте записи в лабораторной тетради по плану:
 Дата
 Номер занятия
 Тема занятия
 Основные вопросы темы- учебные вопросы занятия
 Краткое описание лабораторных работ.
Учебные вопросы занятия:
1. Буферное действие - основной механизм протолитического гомеостаза
организма.
2. Буферные растворы: определение, классификация по составу и действию.
3. Механизм действия буферных систем.
4. Характеристика буферных систем:
4.1. Расчет pH буферных систем. Уравнение Гендерсона-Гессельбаха.
4.2. Буферная емкость: определение и формула расчета.
4.3. Зона буферного действия: определение, формула расчета.
5. Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая,
протеиновая, их состав, механизм действия, буферная емкость.
6. Понятие о кислотно-основном состоянии организма.
6.1. Щелочной резерв крови: определение и количественная оценка.
6.2. Ацидоз, его виды.
6.3. Алкалоз, его виды.
7. Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии: лекарственные
средства с кислотными и основными свойствами (гидрокарбонат натрия,
оксид и пероксид магния, трисамин и др.)
При отработке 1 вопроса следует ответить:
 что такое гомеостаз?
 одна из составляющих гомеостаза – это кислотно-основное равновесие,
которое характеризуется постоянным значением pH крови = 7,4
 объяснить, что такое буферное действие
При отработке 2 вопроса следует ответить:
 что такое буферные растворы?
 привести примеры буферных растворов в виде сопряженных кислотно
основных пар

указать какие буферные растворы поддерживают pHпостоянным в
кислой и щелочной части шкалы pH.
При отработке 3 вопроса следует ответить:
 объяснить механизм действия буферных растворов при добавлении
кислоты или щелочи, с помощью химических реакций
 объяснить почему не происходит смещения pH при разведении
буферных растворов?
При отработке 4 вопроса следует ответить:
 написать уравнение Гендерсона-Гассельбаха, сделать его анализ: от
чего зависит pH буферного раствора?
 дать определение буферной емкости, как количественно она
оценивается, привести формулу по которой она рассчитывается.
 от каких факторов зависит буферная емкость?
 объяснить, что такое зона буферного действия, написать формулу,
указать от чего зависит зона буферного действия.
При отработке 5 вопроса следует ответить:
 перечислить буферные системы крови.
 написать состав всех буферных систем крови в виде сопряженных
кислотно-основных пар.
 на примере одной из буферных систем (по выбору) покажите механизм
действия.
 укажите буферную емкость этих систем в плазме и эритроците.
При отработке 6 вопроса, следует ответить:
 что такое щелочной резерв крови? чем он обеспечивается?
 факторы, влияющие на изменение щелочного резерва крови,
приводящие к смещению pH крови.
 охарактеризовать ацидоз и алкалоз, их виды.
 возможная коррекция кислотно-основного равновесия.
При отработке 7 вопроса, следует ответить:
 охарактеризовать химические свойства указанных соединений.
 привести реакции нейтрализации с указанными соединениями.
Лабораторная работа № 1. «Влияние разведения на pH буферного
раствора».
Ход работы
В пробирку (I)→ + 5 мл 0,1 М раствора CH3COOH
+ 5 мл 0,1 М раствора CH3COONa
10 мл буферного раствора 2 мл во II пробирку
+ 6 мл H2Oдист. → имеем две пробирки, в каждой по 8 мл раствора, но в Iой буферный раствор неразведенный, а во II-ой буферный раствор
разбавленный.
В каждую пробирку + по 2 капли метилового красного → наблюдают
появление одинаковой окраски в двух пробирках и делают вывод:
Вывод:
Лабораторная работа № 2. «Определение буферной емкости
растворов».
Ход работы:
В I –ую колбу + 4 мл 0,1 М раствора CH3COOH
+ 6 мл 0,1 М раствора CH3COONa
10 мл буферного раствора с pH= 5
Во II колбу + 10 мл 0,0001 М раствора HCl с pH = 5.
В обе колбы + 3 капли индикатора метилового красного → окраска
растворов одинаковая.
Растворы осторожно, поочередно титруют 0,1 М раствором NaOH до
появления лимонно-желтой окраски (pH = 6,3). Записывают объем
затраченного на титрование раствора NaOH:
Iколба мл
II колба мл
Рассчитывают буферную емкость растворов по формуле:
Вщ = Cfщ • Vщ/ (pH1-pH0) • Vбуф. р-ра =
моль/л,
и делают вывод о буферной емкости растворов.
Вывод:
Лабораторная работа № 3. «Определение буферной емкости сыворотки
крови».
Ход работы:
В I колбу 5 мл сыворотки крови (pH = 7,4) + 2 капли индикатора
фенолфталеина
Во II колбу 5 мл сыворотки крови (pH = 7,4) + 2 капли индикатора
метилоранжевого.
I колбу титруют раствором NaOH до появления малиновой окраски (pH =
8,4)
II колбу титруют раствором HCl до появления оранжево-розового
окрашивания (pH = 3,4).
Записываем объемы (в мл) затраченных растворов NaOH и HCl:
I колба – V (NaOH) мл
II колба – V (HCl) мл
Вычисляют буферную емкость сыворотки крови по кислоте и по щелочи:
Bк = CfHCl • VHCl/(pH0-pH1) •Vсыв. крови =
моль/л
Вщ = = CfNaOH• VNaOH/(pH0-pH1) •Vсыв. крови =
моль/л
В выводе сравнивают вычисленные значения буферной емкости сыворотки
крови по кислоте и по щелочи. Объясняют, почему они различные?
Вывод:
Рекомендуемая литература:
Основная литература
1. Общая химия. Учебник для медицинских вузов. (В.А. Попков, С.А.
Пузаков), 976 с. – М,: «ГЭОТАР-Медиа.», 2009 г.
Дополнительная литература
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов
Учебник для медицинских вузов (Ю.А. Ершов, В.П. Попков, А.С.
Берлянд и др. Ред. Ю.А. Ершов), 560 с. – М,: «Высшая шк.», 1993 г.
2. Химия.основы химии живого. (В.И. Слесарев) 2 изд., 766 с – С-Пб.,:
«Химиздат»
1.
2.
3.
4.
5.
Эталон билета «контроль на входе».
Билет № 1
Буферные растворы, буферные системы организма
Значение pH буферных растворов при добавлении небольших
количеств кислот и оснований:
1) сохраняются постоянными, т.к. добавляемые катионы водорода и
анионы гидроксила связываются соответственно акцепторами и
донорами протонов буферной системы;
2) сохраняются примерно постоянными до тех пор, пока
концентрации компонентов буферных систем будут превышать
концентрации добавляемых ионов;
3) изменяются, т.к. изменяются концентрации кислот и оснований к
системе.
При добавлении NaOH к буферной системе HPO42-/H2PO4-:
1) активная концентрация HPO42- увеличивается, H2PO4- уменьшается;
2) активная концентрация H2PO4- увеличивается, HPO42- уменьшается;
3) активные концентрации HPO4- и H2PO4- не изменяются.
Ацидоз – это:
1) уменьшение кислотной буферной емкости физиологической
системы по сравнению с нормой;
2) увеличение кислотной буферной емкости физиологической
системы по сравнению с нормой;
3) увеличение основной буферной емкости физиологической системы
по сравнению с нормой.
Физиологическое значение pH поддерживается при соотношении
компонентов бикарбонатной буферной системы, равном:
1) [HCO3-]/[CO2] = 1:18;
2) [HCO3-]/[CO2] = 4:1;
3) [HCO3-]/[CO2] = 18:1;
4) [HCO3-]/[CO2] = 1:4.
При вдыхании чистого кислорода за счет уменьшения парциального
давления СO2 в легких развивается:
1) респираторный ацидоз;
1.
2.
3.
4.
5.
2) респираторный алкалоз;
3) pH не изменяется;
4) метаболический ацидоз.
Эталон ответа на билет «контроль на входе»
Буферные растворы – это растворы при добавлении в которые кислоты
или щелочи, или при разведении pH раствора не изменяется. Буферные
растворы представляют собой сопряженные кислотно-основные пары,
связанные переносом протона – ответ 2.
При добавлении NaOH к буферной системе HPO42-/H2PO4- будет
протекать реакция:
NaOH + H2PO4- ↔ Na+ + HPO42- + H2O,
поэтому активная концентрация HPO42- увеличивается, а H2PO4- уменьшается;
Ответ 1.
Ацидоз – это уменьшение кислотной буферной емкости
физиологической системы по сравнению с нормой.
Ответ 1.
Физиологическое значение pH поддерживается при соотношении
компонентов гидрокарбонатной буферной системы, равном 18:1, т.к.
pH = pK (H2CO3) + lg [HCO3-]/S • pCO2 = 6,1 + lg 18 = 6,1 + 1.25 = 7, 35
Ответ 3.
При вдыхании чистого кислорода за счет уменьшения парциального
давления CO2 в легких развивается респираторный алкалоз.
Ответ 2.
Таким образом: 1 – 2
2 –1
3–14–3 5–2
Эталон билета «контроль на выходе»
Билет 9.
1. Какая буферная система вносит максимальный вклад в буферную
емкость эритроцитов?
а) фосфатная
в) гемоглобиновая
б) белковая г) гидрокарбонатная
2. Раствор питьевой соды имеет pH = 8,5. Каково значение pOH для этого
раствора?
а) 14
б) 5,5 в) 1,5 г) 8,5
3. Если pH крови составляет 7,4, то концентрация катионов водорода в
крови
составляет [моль/л]:
а) 14,8 б) 10-7,4
в) 7,4 • 10-1
1.
Эталон ответа на билет «контроль на выходе»
Максимальный вклад в буферную емкость эритроцитов вносит
гемоглобиновая буферная система (35 %)
Ответ: в
2.
3.
Значение pOH в растворе питьевой соды будет:
pOH = 14 –pH = 14-8,5 = 5,5
Ответ: б
Если pH крови составляет 7,4, то концентрация катионов водорода в
крови составляет:
pH = -lg [H+];
7,4 = -lg [10-7,4],
-7,4
т.о. это 10 моль/л
Ответ: б