Równowaga kwasowo-zasadowa. Zakład Chemii Medycznej PUM

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Równowaga kwasowo-zasadowa. Zakład Chemii Medycznej PUM"

Teresa Szydłowska
8 lat temu
Przeglądów:

1 Równowaga kwasowozasadowa Zakład Chemii Medycznej PUM

2 Teorie kwasów i zasad Teoria dysocjacji elektrolitycznej Arheniusa: podczas rozpuszczania w wodzie wodzie kwas: dysocjuje z odszczepieniem kationu wodorowego zasada: dysocjuje z odszczepieniem anionu wodorotlenowego Teoria Bronsteda i Lowrego (protonowa teoria kwasów): kwasy: substancje zdolne do oddania protonu zasady: substancje zdolne do przyłączenia protonu Teoria Lewisa: wykładnikiem kwasowości i zasadowości jest specyficzna budowa ostatniej powłoki elektronowej kwasy: substancje zdolna do przyłączenia pary elektronów zasady: substancja zdolna do oddania pary elektronów 2

substancje zdolne do oddania protonu zasady: substancje zdolne do przyłączenia protonu Teoria Lewisa: wykładnikiem kwasowości i zasadowości jest

3 Krytyka pojęcia ph ph = log [H + ] ph [H + ] mmol/l D = 90 mmol/l 2 10 mmol/l D = 9 mmol/l 3 1 mmol/l 3

4 Krytyka pojęcia ph ph krwi tętniczej (włośniczkowej) ph = log [H + ] norma: 7,35 7,45 jedn. Sørensena 44,7 nmol/l 35,5 nmol/l patologia: 6,9 7,7 jedn. Sørensena 126 nmol/l 20 nmol/l ph [H + ] 7,4 7,1 (0,3 jedn.) nmol/l (D = 40nmol/L) 7,7 7,4 (0,3 jedn.) nmol/l (D = 20 nmol/l) 4

5 Roztwory buforowe Mieszaniny: słabego kwasu i soli tego kwasu z mocną zasadą CH 3 COOH + CH 3 COO słabej zasady i jej soli z mocnym kwasem NH 3 + NH 4 + dwóch soli kwasu wieloprotonowego H 2 PO 4 + HPO 4 2 5

6 Równanie Hendersona Hasselbalcha AH A + H + K a = [A ] x [H + ] [AH] log K a = log [A ] x [H + ] [AH] ponieważ log K a = pk a pk a = log [A ] x [H + ] [AH] 6

7 Równanie Hendersona Hasselbalcha określa ph mieszaniny buforowej AH A + H + pk a = log [A ] x [H + ] [AH] pka = log [A ] log [H + ] + log [AH] log [H + ] = pk a + log[a ] log [AH] log [H + ] = ph ph = pk a + log [A ] [AH] 7

8 Równanie Hendersona Hasselbalcha ph = pk a + log [A ] [AH] ph mieszaniny buforowej zależy od: rodzaju kwasu stosunku stężeń składników (soli i kwasu) ph roztworów buforowych nie zmienia się wraz z rozcieńczaniem roztworu! 8

stosunku stężeń składników (soli i kwasu) ph roztworów

9 Roztwory buforowe działanie bufor octanowy: CH 3 COOH i CH 3 COO w stanie równowagi: CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO + H 3 O + Kwas octowy jest kwasem słabym, jony octanowe pochodzą w całości z dysocjacji soli. CH 3 COOH CH 3 COO + H + dodajemy pewną ilość mocnego kwasu: +H + CH 3 COOH CH 3 COO + H + mocny kwas wypiera słaby kwas z jego soli 9

10 Pojemność buforowa Dc b = DpH b pojemność buforowa Dc ilość mocnego kwasu lub mocnej zasady dodanego do roztworu buforowego (mol/l) DpH obserwowana przy tym zmiana ph Pojemność buforowa zależy od stężeń składników: wzrasta wraz z ich wzrostem i maleje wraz z rozcieńczaniem roztworu buforowego 10

przy tym zmiana ph Pojemność buforowa zależy od stężeń składników:

11 Pojemność buforowa Dc b = DpH ph = pk a + log [A ] [AH] Pojemność buforu jest tym większa im wyższe są stężenia obu składników. największa jest wtedy, gdy ph = pk Nadmiar kwasu w buforze lepsze buforowanie zasad Większe stężenie soli lepsze buforowanie kwasów. W miarę dodawania zasady lub kwasu pojemność buforowa zmniejsza się staje się równa zero w momencie, gdy cała zawarta w buforze sól zamieni się w słaby kwas lub cały słaby kwas zostanie przeprowadzony w sól. 11

największa jest wtedy, gdy ph = pk Nadmiar kwasu w buforze lepsze buforowanie zasad Większe stężenie soli lepsze

12 ph wewnątrzkomórkowe cytoplazma 6,0 mitochondria komórkowe, siateczka endoplazmatyczna 7,0 7,4 jądro komórkowe przeciętne ph płynu wewnątrzkomórkowego dla całego ustroju wynosi: 6,95 (112 nmol/l) różnice w ph wewnątrzkomórkowym pomiędzy komórkami poszczególnych narządów: erytrocyty 7,20 nabłonek kanalików nerkowych 7,32 komórki mięśni szkieletowych ok. 6,9 12

6,95 (112 nmol/l) różnice w ph wewnątrzkomórkowym pomiędzy komórkami poszczególnych

13 Mechanizmy regulacji ph w organizmie Regulacja narządowa regulacja nerkowa regulacja płucna regulacja kostna Regulacja buforowa bufor białczanowy Hbiałka białczany bufor fosforanowy H 2 PO 4 HPO 4 2 bufor wodorowęglanowy HCO 3 H 2 CO 3 13

Regulacja buforowa bufor białczanowy Hbiałka białczany

14 Bufor białczanowy w środowisku kwaśnym: grupy karboksylowe i fenolowe aminokwasów nie ulegają dysocjacji grupy zasadowe (aminowe, imidazolowe, guanidynowe) są akceptorami jonów wodorowych w środowisku zasadowym: grupy karboksylowe, tiolowe i fenolowe są donorami jonów wodorowych, zobojętniając grupy hydroksylowe w słabo zasadowym środowisku o ph 7,4 białka są anionami. we krwi stężenie białek wynosi ok. 16 meq/l, pojemność buforowa układu białczanowego wynosi: 5 mmol/ jednostkę ph 14

fenolowe są donorami jonów wodorowych, zobojętniając grupy hydroksylowe w słabo zasadowym środowisku o ph 7,4 białka są

15 Bufor białczanowy bufor hemoglobinianowy I układ HHbO 2 KHbO 2 II układ HHb KHb Bufor hemoglobinianowy jest najważniejszym buforem białczanowym krwi hemoglobina stanowi ok. ¾ całkowitego białka krwi. hemoglobina ma charakter kwaśny z powodu przewagi grup kwasowych hemu nad zasadowymi globiny kwaśność hemoglobiny ulega znacznej zmianie w zależności od stopnia utlenowania 15

16 Bufor fosforanowy główny układ buforowy wewnątrzkomórkowy W buforze fosforanowym krwi: H 2 PO 4 HPO H + KH 2 PO 4 = 6,2 x 10 8, pk 2 = 6,8 HPO 2 4 / H 2 PO 4 = 4/1 W buforze fosforanowym moczu: HPO 2 4 / H 2 PO 4 = 1/4 HPO H + H 2 PO 4 optymalne ph działania buforu wynosi 6,8. w buforze fosfaronowym moczu (ph ok.6,0) stosunek fosforanu IIrzedowego do fosforanu I rzedowego wynosi 1:4. zmiana stosunków fosforanów w buforze fosforanowym moczu w porównaniu do krwi wynika z zamiany fosforanu IIrzedowego w fosforan Irzędowy w efekcie wiązania jonów wodorowych wydzielanych przez kanaliki dystalne i zbiorcze nerek. 16

w buforze fosfaronowym moczu (ph ok.6,0) stosunek fosforanu IIrzedowego do fosforanu I rzedowego wynosi 1:4.

17 Bufor wodorowęglanowy Największe znaczenie wśród buforów krwi ma układ HCO 3 /H 2 CO 3 organizm usuwa przez płuca produkt odwodnienia kwasu węglowego dwutlenek węgla. jest to bufor działający w systemie otwartym H 2 CO 3 i CO 2 rozpuszczony w fazie wodnej pozostają w równowadze z CO 2 znajdującym się w fazie gazowej. CO 2 we krwi przepływającej przez płuca pozostaje w stanie równowagi z CO 2 zawartym w powietrzu w pęcherzykach płucnych. działając w układzie otwartym bufor ma kilkakrotnie większą pojemność niż bufor działający w układzie zamkniętym. 17

jest to bufor działający w systemie otwartym H 2 CO 3 i CO 2 rozpuszczony w fazie wodnej pozostają w równowadze z CO 2 znajdującym się w

18 Bufor wodorowęglanowy CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 99% 1% ph = pkh 2 CO 3 + log ph = pkh 2 CO 3 + log [A] [ AH] [ HCO 3 ] [CO 2 ] 18

19 Badanie gazometryczne krwi pkh 2 CO 3 = 6,11 [HCO 3 ] = 24 mmol/l [CO 2 ] = a x p a współczynnik rozpuszczalności CO 2 w osoczu a = 0,225 mmol/l/kpa p ciśnienie parcjalne CO 2 w pęcherzykach płucnych pco 2 = 5,32 kpa 19

20 Bufor wodorowęglanowy CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 99% 1% ph = pkh 2 CO 3 + log [ HCO 3 ] [CO 2 ] pkh 2 CO 3 = 6,11 [HCO 3 ] = 24 mmol/l [CO 2 ] = a x p a = 0,225 mmol/l/kpa pco 2 = 5,32 kpa ph = 6,11 + log = 6,11 + log = 7,4 0,225 x 5,

21 Bufor wodorowęglanowy działanie CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 99% 1% +H + CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 21

22 Bufor wodorowęglanowy najważniejszy element równowagi kwasowo zasadowej działa w systemie otwartym w warunkach prawidłowych stosunek HCO 3 do stężenia CO 2 wynosi 20:1 składowa metaboliczna ph = pkh 2 CO 3 + log [HCO 3 ] pco 2 x a składowa oddechowa 22

23 Zaburzenia równowagi kwasowozasadowej ph = pkh 2 CO 3 + log [HCO 3 ] pco 2 x a składowa metaboliczna składowa oddechowa zaburzenie ph [HCO3] pco2 Kwasica metaboliczna Kwasica odechowa Zasadowica metaboliczna zmiany pierwotne Zasadowica oddechowa zmiany wtórne 23

24 Bufor wodorowęglanowy Do jednego litra normalnego osocza dodano 10 mmol mocnego kwasu. Jak zmieni się jego ph, gdy układ jest otwarty i układ jest zamknięty pkh 2 CO 3 = 6,11; [HCO 3 ] = 24 mmol/l; a = 0,225 mmol/l /kpa pco 2 = 5,32 kpa; ph=7,4 układ jest otwarty 24 HCO H + > 10 CO H 2 O + 14 HCO ph = 6,11 + log = 6,11 + log = 7,17 0,225 x 5,32 1,2 układ jest zamknięty 24 HCO H + > X 10 CO H 2 O + 14 HCO ph = 6,11 + log = 6,11 + log = 6,2 1, ,2 24

25 Rola krwinek czerwonych w regulacji kwasowozasadowej krwi. Reakcja w kapilarach tkanek Erytrocyt O 2 HbO 2 + H + HHb + O 2 do tkanek CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H + + HCO 3 CO 2 z tkanek anhydraza węglanowa Cl Cl przesunięcie chlorkowe HCO 3 25

26 Rola krwinek czerwonych w regulacji kwasowozasadowej krwi. Reakcja w kapilarach pęcherzyków płucnych O 2 z płuc Erytrocyt HHb + O 2 HbO 2 + H + HCO 3 + H + H 2 CO 3 H 2 O + CO 2 Cl anhydraza węglanowa HCO 3 Cl CO 2 wydychany 26

Podobne dokumenty

Równowaga kwasowo-zasadowa. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny

Równowaga kwasowo-zasadowa. Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny Równowaga kwasowozasadowa Zakład Chemii Medycznej Pomorski Uniwersytet Medyczny Krytyka pojęcia ph ph = log [H + ] ph [H+] 1 100 mmol/l D = 90 mmol/l 2 10 mmol/l D = 9 mmol/l 3 1 mmol/l 2 Krytyka pojęcia