Кислотно-основные буферные системы и растворы

Регуляция кислотно-основного равновесия. Кислотно-основное равновесие, обеспечивающее постоянство значений pH водных растворов организма, необходимое для нормального протекания биохимических процессов, обеспечивается буферными системами жидкостей организма (крови и тканей). Напомним, что буферная система представляет собой сопряженную кислотно-основную пару (донор-акцептор протонов), образованную слабой кислотой и ее солью или слабым основанием и солью с одно- [c.452]

В работах Худяковой, Крешкова и их сотрудников 90—94] выведены уравнения кривых титрования кислот, оснований, солей слабых кислот, солей слабых оснований, амфолитов и смесей электролитов кислотно-основного характера (включая пятикомпонентные смеси) в водных растворах с учетом коэффициентов активности ионов. Эти уравнения использованы для построения теоретических кривых кондуктометрического титрования. Для решения уравнений применяли электронную счетно-вычислительную технику. В последние годы ЭВМ применяли Хаман 95] для вычисления концентрации ионов водорода в процессе нейтрализации многоосновных ки(рлот в водных растворах, а также Эбель [96, 97] для вычисления концентрации ионов водорода в процессе титрования слабых кислот сильными основаниями. Расчет вели на специальных прибор-машинах, позволяющих проводить одновременно титрование и расчет, основанный на потенциометрическом принципе. В работах (98, 99] выведены уравнения кривых титрования солей металлов ЭДТА в отсутствие и в присутствии буферных смесей. Уравнения применены для построения теоретических кривых кондуктометрического титрования. Полученные сложные системы уравнений решали на ЭВМ. [c.39]

На рис. 3.4 показан типичный график зависимости буферной емкости от pH на примере ацетатной кислотно-основной системы СНзСОО /СНзСООН. Из данных, представленных на рис. 3.4, видно, что максимальная буферная емкость, т. е. наибольшая способность этой системы противостоять изменению pH, соответствует значению pH = рКа = 4,76. Это следует из уравнения Гендерсона — Гассельбаха. При pH = р/Со отношение с(соль))/с(кисл) = 1, т. е. в растворе имеется одинаковое количество соли и кислоты. При таком соотношении концентраций pH раствора изменяется в меньшей степени, чем при других, и, следовательно, буферная емкость максимальна при равных концентрациях компонентов буферной системы и уменьшается с отклонением от этого соотношения. [c.114]

Для создания буферности в тех случаях, когда введение в раствор дополнительных веществ — растворимых кислот и оснований,— нежелательно, можно применять твердые полимерные кислоты и основания — иониты (см. гл. XI). Для этой цели пригодны слабокислотные катиониты в Н+-форме или слабоосновные аниониты в ОН -форме. В более широком интервале pH проявляют буферность полифункциональные иониты, содержащие отличающиеся по кислотности (основности) активные группы. Полифункциональные иониты можно применять подобно жидким универсальным буферным системам. [c.606]

Избирательное восстановление соединений в смеси можно осуществить путем правильного выбора pH раствора или фона, так как потенциалы полуволны этих соединений могут изменяться в широких пределах при изменении pH фона. Чрезвычайно важен выбор подходящей буферной системы, которая не взаимодействует с электроактивным веществом. Емкость буфера достигает максимума, если величина pH среды равна рКа или рКь, т. е. соответственно отрицательному логарифму константы кислотной или основной ионизации активного компонента буфера. Адекватное буферное действие в общем [c.362]

Таким образом, вследствие того что заряд кислотных компонентов буферной системы всегда выше заряда сопряженных с ними оснований, кислотно-основное равновесие у поверхности катода по сравнению с объемом раствора сдвинуто в сторону кислотной [c.143]

При разбавлении концентрированных окрашенных растворов электролитов изменяется степень диссоциации, что также вызывает отклонения от закона Бэра. В таких случаях следует разбавлять раствор не чистым растворителем, а раствором индиферентного (в отношении оптической плотности) вещества, компенсирующего убыль концентрации основного реагента при разбавлении. Изменения оптической плотности могут быть связаны также с изменением кислотности среды, поэтому часто измерения проводятся в буферных растворах. Если раствор пропускает свет в соответствии с законом Бэра, то на графике зависимости оптической плотности от концентрации получается прямая линия, идущая от начала координат (рис. 161). Отклонения от прямолинейности однако не означают, что система непригодна для коло-риметрического анализа. Полученная по экспериментальным данным зависимость /) = / (с) в виде кривой может далее служить калибровочным графиком. При помощи этой кривой по оптической плотности раствора может быть определена концентрация данного компонента в растворе. [c.374]

Таким образом, данная кислотно-основная система обладает наибольшим буферным действием при условии равенства концентраций кислоты и соли или, соответственно, основания и соли. При изменении соотношений Сосн/Сс или Сс/Ск буферная емкость уменьшается. Если при этом pH раствора выходит за пределы значения 1 (или рЛ с(в> 1), буферная емкость [c.604]

В основу существования живых систем положено множество кислотно-основных реакций, и многие из этих реакций существенно зависят от pH раствора. Например, большинство ферментов эффективно функционируют лишь в узком диапазоне pH. Отклонение от этого диапазона существенно ингибирует метаболические реакции. Кровь человека имеет pH 7,4, а содержимое желудка pH 2. Таким образом, для живого организма важно не только регулировать его pH, но и поддерживать различные значения pH в различных частях его метаболической системы. Это достигается с помощью буферных растворов. Буферные растворы находят также широкое применение в химических экспериментах для поддержания постоянного pH в изучаемых системах (рН = —lg [Н+], аналогично тому как р/С=—lg ). [c.85]

Кислотно-основное равновесие — частный случай равновесия в гомогенной системе. Но все же опыты по этому разделу выделены в специальную главу, где рассматриваются буферные растворы, определение концентрации водородных ионов и гидролиз солей. Все это имеет важное значение во многих разделах аналитической химии (кислотно-основное титрование, осаждение и разделение и т. д.) [1—3]. [c.89]

Особый случай применения описанной выше методики относится к измерению отношения [А]/[В], когда небольшое количество А или В добавляют к умеренно концентрированному раствору сильной кислоты или сильного основания. Указанные растворы обладают буферными свойствами, поскольку концентрации компонент кислотно-основных пар НзО+ —НгО или НгО—ОН велики по сравнению с концентрациями компонент изучаемой системы. Специальное внимание было уделено определению рК сильных кислот. Поэтому вначале мы ограничимся рассмотрением данных систем. При условии, что концентрация кислоты не слишком велика, неизвестное значение рК можно определить с помощью измерения коэффициентов активности или применяя экстраполяционную процедуру. Однако такой способ редко является удовлетворительным и не пригоден для исследования концентрированных растворов. Обычно для определения рК сильных кислот используют эмпирический подход, основанный на применении функций кислотности . [c.45]

Такие методы неприменимы непосредственно к системам в триплетных состояниях. Последние часто можно получить в значительных концентрациях действием высокоинтенсивных вспышек света и изучить затем их спектры поглощения в зависимости от pH [46]. Благодаря большим временам жизни триплетных состояний сравнительно нетрудно достичь кислотно-основного равновесия в подходящих буферных растворах. [c.133]

Для разделения низкомолекулярных соединений, экстрагированных разбавленной кислотой из подзолистой почвы горизонта Б, предложен ряд методов [15]. Разделение проводили осаждением после добавления сначала раствора солей двухвалентного свинца или избытка двухвалентного бария, после этого — избытка двухвалентной меди и затем избытка двухвалентного свинца. Ионы металлов удаляли из экстрактов, пропуская их через колонку, заполненную насадкой дауэкс 50. Дальнейший анализ проводили на колонке с целлюлозой. Для разделения на бумаге этих соединений было испытано большое количество элюентов, в том числе нейтральных, кислотных, основных и буферных. В ряде экспериментов бумагу предварительно пропитывали буфером. Оптимальными составами элюентов оказались смесь метилэтилкетон— ацетон — уксусная кислота — вода [16] и системы на основе смеси изопропанол — вода, которые подкисляли уксусной кислотой или подщелачивали аммиачной водой или буфером. Содержание изопропанола колебалось от 40 до 60%. Для соединений с большой молекулярной массой и более темной окраской следует применять растворители с большим содержанием воды. Основные, кислотные и буферные элюенты разделяют смеси на более компактные хроматографические зоны по сравнению с нейтральными элюентами. Проявление хроматограмм лучше всего проводить, облучая их УФ-светом. Изучение хроматограмм показывает, что в каждой из описанных методик часть соединений остается полностью или частично неразделенными [15]. Первая элюируемая из колонки фракция и соединения, в последнюю очередь выпадающие в осадок при добавлении ионов металлов, имеют самую светлую окраску, характеризуются максимальными значениями Rf и дают наиболее характерные реакции с реактивами, которыми опрыскивают хроматограмму для ее проявления. Так, фракция, элюируемая из [c.305]

Для буферной системы 1-го типа, например ацетатной, концентрацию ионов Н+ в растворе легко вычислить, исходя из константы кислотно-основного равновесия уксусной кислоты [c.111]

Для буферной системы 2-го типа, например аммиачной, концентрацию ионов Н в растворе можно рассчитать, исходя из константы кислотно-основного равновесия сопряженной кислоты NHi" [c.112]

Исследование катализа. Катализ, наблюдаемый в реакциях галоидирования кетонов, относится к типу общего кислотно-основного катализа иными словами, все кислые и основные частицы, присутствующие в растворе, обладают каталитической активностью. В результате проведения реакций йодирования ацетона в буферных растворах, например в системе уксусная кислота — уксуснокислый натрий, соответственно монохлоруксусная кислота — монохлоруксуснокислый натрий, оказалось возможным определить следующие каталитические константы различных присутствующих в растворе частиц, обладающих каталитической активностью (Дау-сон) [c.91]

Следовательно, имея в молекуле одновременно кислотную и основную группу, аминокислоты в водных растворах ведут себя как типичные амфотерные соединения. Поэтому аминокислоты в живом организме и в пищевых системах играют роль буферных веществ, поддерживающих определенную концентрацию водородных ионов. [c.11]

При дальнейшем повышении pH равновесие реакции 2 смещается влево и зеленая флуоресценция постепенно сменяется голубой, связанной с протеканием реакции 1 в обратном направлении. Количественный анализ системы приводит к величине рК возбужденного состояния, равной 10,6, что хорошо согласуется со значением, полученным из различия между двумя спектрами флюоресценции. В простой интерпретации предполагается, что реакция 2 протекает значительно быстрее реакции, обратной первой, т. е. что кислотная и основная формы возбужденного состояния находятся в равновесии. Зто довольно редкий случай, так как время жизни возбужденных состояний очень мало (порядка 10 с), и более детальный анализ системы дает информацию о скорости быстрого процесса переноса протона. Если задачей исследования является определение р/С, то эти процессы могут быть ускорены применением соответствующих буферных растворов. [c.133]

Алифатические альдегиды в водном растворе в значительной степени гидратированы. Хотя при обычных температурах скорость процесса велика, первоначальные исследования тепловыделения и изменения плотности, которые сопровождают-растворение ацетальдегида в воде [150], показали, что равновесие в системе устанавливается через несколько минут. Эта реакция протекает очееь быстро в водном растворе при комнатной температуре, особенно в присутствии катализаторов. Впервые Белл и Хиггинсон [151] провели систематическое изучение гидратации альдегидов в смешанном растворителе, содержащем 92,5% ацетона. Реакцию инициировали добавлением большого избытка ацетона к концентрированному раствору ацетальдегида, контролируя процесс дегидратации с помощью измерения объема. В качестве катализаторов были исследованы 52 кислоты (при 25 °С). Авторы дали качественное доказательство катализа основаниями. Недвусмысленные, доказательства механизма общего кислотно-основного катализа были получены в результате дилатометрических из-, мерений в водных буферных растворах [152]. Более детальные кинетические эксперименты были выполнены [153, 154] с помощью метода температурного максимума, пригодного для изучения реакций с полупериодом 1 с или меньше. Аналогичные исследования механизма кинетики реакций других алифатических альдегидов проводились с использованием либо метода температурного максимума, либо ультрафиолетовой спектроскопии карбонильной группы [155, 156]. Некоторые из полученных кинетических результатов подтверждаются данными об уширении линий в спектрах ЯМР (например, линий протонов групп СН или СНз в молекуле СН3СНО) в присутствии катализаторов [157—159]. Недавно возможности метода были расширены в направлении применения анализа уширения линий сигнала ядра О карбонильной группы [160].. [c.217]

В самом широком смысле буферными называют системы, поддерживающие определенное значение какого-либо параметра ори изменении состава. Буферные растворы могут бшъ кислотно-основными — поддержива- [c.130]

В рассмотренном выше случае восстановления дианионов малеи-новоЁ кислоты в небуферном растворе увеличение его ионной силы приводит главным образом к повышению приэлектродной концентрации электрохимически неактивной формы деполяризатора — дианионов малеиновой кислоты, а также ионов гидроксила. Увеличение концентрации последних в известной мере снижает эффект ускорения приэлектродного процесса в целом. При работе же в буферных растворах повышение их ионной силы (при сохранении постоянным их pH) обусловливает некоторое выравнивание pH между приэлектродной областью и объемом раствора, приводящее к увеличению pH вблизи отрицательно заряженной поверхности электрода [9, 85], что, в свою очередь, приводит к снижению скорости протонизации. В любой буферной системе кислота — основание (ОН и В) заряд кислотной формы ВН всегда на единицу выше, чем у основной В, поэтому вследствие действия электростатических сил концентрация заряженной ВН в прикатодном пространстве намного выше, а заряженной В — намного ниже, чем в объеме раствора а так как одна из форм ВН или В всегда заряжена, то кислотность приэлектродной области значительно выше, чем в глубине раствора. С ростом же ионной силы (при сохранении pH раствора в объеме постоянным) из-за снижения абсолютной величины фх-нотен-циала различие между величинами pH в приэлектродной области и в объеме раствора, как уже отмечалось, становится меньше вследствие повышения pH приэлектродного слоя. Количественный расчет влияния двойного слоя при изменении ионной силы буферного раствора на скорость электродного процесса, ограниченного предшествующей объемной реакцией протонизации, был выполнен [86] для случая предельного каталитического тока водорода, вызываемого пиридином. [c.30]

Если одна из систем имеет достаточно высокую концентрацию (хорошо уравновешена), а вторая — низкую, то вторая система практически принимает потенциал первой. На этом основано применение окислительно-восстановительных индикаторов (см. раздел II, Д). Далее, чем ближе потенциал системы к значению ее 0 (Сок/Своо = 1), тем он устойчивее (оба эти свойства можно сравнивать с зависимостью буферной емкости в кислотно-основном равновесии от концентрации компонентов и различием между значением pH буферного раствора и р/С кислоты, использованной для его приготовления). На указанном выше взаимодействии и основано окислительно-восстановительное титрование, в котором слабый восстановитель окисляется более сильным окислителем, или наоборот. Если стандартные потенциалы этих систем различаются достаточно сильно, то в точке эквивалентности происходит резкое изменение потенциала его значение в этой точке определяется выражением [c.233]

Химически обессоленная вода содержит незначительное количество органических веществ. Часть из них, обладающая кислотными или основными свойствами и способная диссоциировать, вступает в реакции обмена с катионитом или анионитом. Недиссоциирующие органические вещества частично адсорбируются на поверхности зерен ионитов. Если нерманганатная окисляемость исходной воды составляет более 15—20 мг Ог/л, то перед Н-катионитовым фильтром 1-й ступени устанавливаются фильтры, загруженные активированным углем или макропористым ионитом. Назначение фильтров состоит в предварительной сорбции органических веществ. Применяя полностью обессоленную воду, необходимо принимать меры к сохранению устойчивости ее состава во времени. Сверхчистая вода имеет неустойчивое значение pH, так как в ней отсутствует буферная система. Вследствие поглощения диоксида углерода из воздуха она имеет слабокислую реакцию среды. При концентрации СОг 1 мг/л вода имеет pH 5,5—5,6. В такой воде растворяются труднорастворимые соединения Ре(ОН)з, СаСОз, [c.88]

Известно, что белки являются амфотерными полиэлектролитами, т.е. сочетают в себе кислотные и основные свойства. Кислотные свойства белку придают кислые аминокислоты (аспарагиновая, глутаминовая), а щелочные свойства — основные аминокислоты (лизин, аргинин, гистидин). Чем больше кислых аминокислот содержится в белке, тем ярче выражены его кислотные свойства, и чем больше входит в состав белков основных аминокислот, тем сильнее проявляются его основные свойства. Причем р1 каждого белка определяется соотношением кислых и основных групп боковых радикалов аминокислот чем выше соотношение кислые/основные аминокислоты в белке, тем ниже его изоэлектрическая точка [Строев, 1986]. Нами проведена оценка содержания заряженных аминокислот в различных изоферментах (А,, В и С) пероксидазы (табл. 3). Видно, что в составе полипептидной цепи фермента содержится всего от 22 до 26% заряженных аминокислот. Таким образом, V4 части полипептидной цепи пероксидазы представлены гидрофобными и незаряженными аминокислотами. Наличие высокой степени гидрофобности белковой молекулы позволяют предположить, что пероксидаза может являться мембранным ферментом, что и было доказано изучая каталитическую активность пероксидазы в системах обращенных мицелл, в том числе и АОТ [Клячко, 1990 Клячко и др., 1997]. В экспериментах использовались нативная и рекомбинантная пероксидазы. Последняя не содержала углеводных остатков на поверхности белковой молекулы. Показано, что стабильность фермента зависит от степени гидратации ПАВ (>v = [Н20]/[А0Т]). В экспериментах использовались два подхода нековалентной модификации микросреды внутренней полости мицеллы. Во-первых, в водный буферный раствор, солюбилизируемый обращенными [c.24]

Благодаря тому, что в работах [1, 1973 5] были найдены условия, в которых медленной стадией является собственно нитрозирование,т.е. атака ннтрозирующим агентом ароматической системы, удалось выявить роль некоторых нитрозирующих агентов. Было показкно, что при нитро-зировании iJ-нафтола в ацетатном буферном растворе (pH 4,34, 25 °С) избытком нитрита натрия скорость реакции выражается уравнением первого порядка по нитриту натрия. Это свидетельствует о том, что ангидрид азотистой кислоты не участвует в реакции. Отсутствие основного катализа в изучаемой реакции, например анионами ацетата, позволяет исключить участие ковалентных нитрозирующих частиц XNO и нитрозил-ацетата в частности. Авторы полагают, что более реальным нитрозиру-ющим агентом в изученных условиях является нитрозацидий. Поскольку 3-нафтол — более реакционноспособное соединение, чем фенол, приведенные выше рассуждения относительно эффективности нитрозирующих агентов тем более распространяется на их реакции с фенолом. Следует, однако, заметить, что при использовании галогеноводородных кислот даже в средах с низкой кислотностью активной нитрозирующей частицей является НаШО (см. табл. 1.1). [c.10]