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:
Буферное действие - основной механизм протолитического гомеостаза организма.
Буферные растворы: определение, классификация по составу и действию.
Механизм действия буферных систем.
Характеристика буферных систем:
Расчет pH буферных систем. Уравнение Гендерсона-Гессельбаха.
Буферная емкость: определение и формула расчета.
Зона буферного действия: определение, формула расчета.
Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая, протеиновая, их состав, механизм действия, буферная емкость.
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.
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 I-ой 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
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.
Химия.основы химии живого. (В.И. Слесарев) 2 изд., 766 с – С-Пб.,: «Химиздат»
Эталон билета «контроль на входе».
Билет № 1
Буферные растворы, буферные системы организма
Значение pH буферных растворов при добавлении небольших количеств кислот и оснований:
сохраняются постоянными, т.к. добавляемые катионы водорода и анионы гидроксила связываются соответственно акцепторами и донорами протонов буферной системы;
сохраняются примерно постоянными до тех пор, пока концентрации компонентов буферных систем будут превышать концентрации добавляемых ионов;
изменяются, т.к. изменяются концентрации кислот и оснований к системе.
При добавлении NaOH к буферной системе HPO42-/H2PO4-:
активная концентрация HPO42- увеличивается, H2PO4- уменьшается;
активная концентрация H2PO4- увеличивается, HPO42- уменьшается;
активные концентрации HPO4- и H2PO4- не изменяются.
Ацидоз – это:
уменьшение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой;
увеличение кислотной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой;
увеличение основной буферной емкости физиологической системы по сравнению с нормой.
Физиологическое значение pH поддерживается при соотношении компонентов бикарбонатной буферной системы, равном:
[HCO3-]/[CO2] = 1:18;
[HCO3-]/[CO2] = 4:1;
[HCO3-]/[CO2] = 18:1;
[HCO3-]/[CO2] = 1:4.
При вдыхании чистого кислорода за счет уменьшения парциального давления СO2 в легких развивается:
респираторный ацидоз;
респираторный алкалоз;
pH не изменяется;
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 – 1 4 – 3 5 – 2
Эталон билета «контроль на выходе»
Билет 9.
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
Эталон ответа на билет «контроль на выходе»
Максимальный вклад в буферную емкость эритроцитов вносит гемоглобиновая буферная система (35 %)
Ответ: в
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],
т.о. это 10-7,4 моль/л
Ответ: б |
