محلول الأمونيوم العازل. يتكون نظام عازلة الأمونيا من عنصرين

المخازن المؤقتة هي محاليل تحافظ على ثبات الرقم الهيدروجيني لها عند تخفيفها أو إضافتها بكمية صغيرة من حمض أو قاعدة قوية.

المحاليل العازلة البروتوليتيكية عبارة عن خليط من الشوارد التي تحتوي على أيونات تحمل نفس الاسم.

هناك نوعان من المحاليل العازلة المحللة للبروليتيك:

حمضي، يتكون من حمض ضعيف وفائض من قاعدته المرافقة (ملح يتكون من قاعدة قوية وأنيون من هذا الحمض)؛
قاعدة، تتكون من قاعدة ضعيفة وفائض من حمضها المرافق (أي ملح يتكون من حمض قوي وكاتيون من هذه القاعدة).

يتم حساب معادلة النظام العازل باستخدام صيغة هندرسون-هاسيلباخ:

حيث pK = -ℓg K D.

C - تركيز الإلكتروليت المولي أو ما يعادله (C = V N)

يمكن النظر في آلية عمل المحاليل المنظمة باستخدام مثال المخزن المؤقت للخلات: CH 3 COOH + CH 3 COONa.

يرجع التركيز العالي لأيونات الأسيتات إلى التفكك الكامل للإلكتروليت القوي - أسيتات الصوديوم، وحمض الأسيتيك، في وجود الأنيون الذي يحمل نفس الاسم، موجود في المحلول في شكل غير متأين تقريبًا.

1. عند إضافة كمية صغيرة من حمض الهيدروكلوريك، ترتبط أيونات H + بالقاعدة المرافقة CH 3 COO - الموجودة في المحلول في المنحل بالكهرباء الضعيف CH 3 COOH.

CH 3 COO‾ + H + ↔ CH 3 COOH

من المعادلة يمكن ملاحظة أنه تم استبدال الحمض القوي HC1 بكمية مكافئة من الحمض الضعيف CH 3 COOH. تزداد كمية CH 3 COOH، ووفقًا لقانون التخفيف الخاص بـ W. Ostwald، تنخفض درجة التفكك. ونتيجة لذلك، يزداد تركيز أيونات H + في المخزن المؤقت، ولكن بشكل طفيف جدًا، بينما يظل الرقم الهيدروجيني ثابتًا.

عند إضافة حمض إلى المخزن المؤقت، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني بواسطة الصيغة:

2. عند إضافة كمية صغيرة من القلويات إلى المخزن المؤقت، فإنه يتفاعل مع CH 3 COOH. تتفاعل جزيئات حمض الأسيتيك مع أيونات الهيدروكسيد لتكوين H 2 O وCH 3 COO ‾:

CH 3 COOH + OH ‾ ↔ CH 3 COO‾ + H 2 O

ونتيجة لذلك، يتم استبدال القلوي بكمية مكافئة من الملح ضعيف القاعدة CH 3 COONa. تتناقص كمية CH 3 COOH، ووفقًا لقانون التخفيف الخاص بـ W. Ostwald، تزداد درجة التفكك بسبب الحموضة المحتملة لجزيئات CH 3 COOH المتبقية غير المنفصلة. وبالتالي، فإن تركيز أيونات H + لا يتغير عمليا، ويظل الرقم الهيدروجيني ثابتا.

عند إضافة القلويات، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني بواسطة الصيغة:

3. عند تخفيف المخزن المؤقت، لا يتغير الرقم الهيدروجيني أيضًا، لأن يبقى ثابت التفكك ونسبة المكونات دون تغيير.

وبالتالي، فإن الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت يعتمد على ثابت التفكك ونسبة تركيز المكونات. كلما ارتفعت هذه القيم، كلما ارتفع الرقم الهيدروجيني للعازلة. تجدر الإشارة إلى أن الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت سيكون أكبر عندما تكون نسبة المكونات تساوي واحدًا.

سعة المخزن المؤقت هي قدرة النظام المنظم على مواجهة التغيرات في الرقم الهيدروجيني للبيئة.

يتم التعبير عن سعة المخزن المؤقت (B) بعدد المكافئات الجزيئية للحمض القوي أو القلويات التي يجب إضافتها إلى لتر واحد من المخزن المؤقت لتغيير الرقم الهيدروجيني بمقدار واحد.

حيث B هي سعة المخزن المؤقت، وn E هو مقدار المكافئ المولي لحمض قوي أو قلوي، وpH H هي قيمة الرقم الهيدروجيني الأولية (قبل إضافة حمض أو قلوي)، وpH K هي قيمة الرقم الهيدروجيني النهائية (بعد إضافة حمض أو قلوي) ) ، ΔpH هو التغير في الرقم الهيدروجيني.

من الناحية العملية، يتم حساب سعة المخزن المؤقت باستخدام الصيغة:

حيث V هو حجم الحمض أو القلوي، N هو التركيز المكافئ للحمض أو القلوي، V المخزن المؤقت. - حجم المحلول المنظم، Δ الرقم الهيدروجيني - التغير في الرقم الهيدروجيني.

تعتمد سعة المخزن المؤقت على تركيز الشوارد ونسبة مكونات المخزن المؤقت. تتمتع المحاليل ذات التركيز العالي للمكونات ونسبة المكونات المساوية للوحدة بأكبر سعة عازلة.

تعمل الأنظمة العازلة التالية في جسم الإنسان:

عازلة البيكربونات، وهو النظام العازل الرئيسي لبلازما الدم. وهو نظام استجابة سريع، حيث يتم التخلص بسرعة من ناتج تفاعله مع أحماض ثاني أكسيد الكربون من خلال الرئتين. بالإضافة إلى البلازما، يوجد هذا النظام العازل في خلايا الدم الحمراء، والسائل الخلالي، والأنسجة الكلوية.
يعتبر الهيموجلوبين العازل هو النظام العازل الرئيسي لكرات الدم الحمراء، والذي يمثل حوالي 75٪ من إجمالي سعة العازلة في الدم. ترتبط مشاركة الهيموجلوبين في تنظيم درجة الحموضة في الدم بدورها في نقل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون. يلعب نظام الهيموجلوبين العازل في الدم دورًا مهمًا في العديد من العمليات الفسيولوجية في وقت واحد: التنفس، ونقل الأكسجين في الأنسجة، والحفاظ على درجة حموضة ثابتة داخل خلايا الدم الحمراء، وفي النهاية في الدم.
يوجد الفوسفات العازل في الدم وفي السوائل الخلوية للأنسجة الأخرى، وخاصة الكلى. يتم تمثيله في الخلايا بالأملاح K 2 HPO 4 و KH 2 PO 4، وفي بلازما الدم والسائل بين الخلايا Na 2 HPO 4 و NaH 2 PO 4. وهو يعمل بشكل رئيسي في البلازما ويتضمن: أيون فوسفات ثنائي الهيدروجين H 2 PO 4 - وأيون فوسفات الهيدروجين H PO 4 2-.
يتكون المخزن المؤقت للبروتين من حمض البروتين وملحه، ويتكون من قاعدة قوية.

البروتين عبارة عن إلكتروليت مذبذب، وبالتالي يُظهر تأثير التخزين المؤقت الخاص به. تفاعل الأنظمة العازلة في الجسم على مراحل:

1. أثناء عملية تبادل الغازات في الرئتين، يدخل الأكسجين إلى خلايا الدم الحمراء؛

2. عندما يتحرك الدم إلى الأجزاء الطرفية من الدورة الدموية، يتم إطلاق الأكسجين في الشكل المتأين لـ HbO 2 -. في هذه الحالة، يتغير الدم من الشرياني إلى الوريدي. يتم إنفاق الأكسجين المنطلق في الأنسجة على أكسدة الركائز المختلفة، مما يؤدي إلى تكوين ثاني أكسيد الكربون، الذي يدخل معظمه إلى خلايا الدم الحمراء.

3. في كريات الدم الحمراء في وجود الأنهيدراز الكربونيك يحدث التفاعل التالي بمعدل كبير:

СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 -

4. ترتبط البروتونات الزائدة الناتجة بأيونات الهيموجلوبينات، بينما يؤدي ارتباط البروتونات إلى إزاحة توازن تفاعل المرحلة (3) إلى اليمين، ونتيجة لذلك يزداد تركيز أيونات البيكربونات وتنتشر عبر الغشاء إلى داخل الخلية. بلازما. نتيجة للانتشار المضاد للأيونات التي تختلف في خصائص الحمض القاعدي (أيون الكلوريد غير نشط بروتوليتيكيا؛ وأيون البيكربونات هو قاعدة في ظروف الجسم)، يحدث تحول بين الهيدروكربونات والكلوريد. وهذا ما يفسر التفاعل الأكثر حمضية للبيئة في كريات الدم الحمراء (الرقم الهيدروجيني = 7.25) مقارنة بالبلازما (الرقم الهيدروجيني = 7.4).

5. تعمل أيونات البيكربونات التي تدخل البلازما على تحييد البروتونات الزائدة التي تتراكم هناك والناتجة عن عمليات التمثيل الغذائي.

6. يتفاعل ثاني أكسيد الكربون الناتج مع مكونات النظام العازل للبروتين؛

7. يتم تحييد البروتونات الزائدة بواسطة عازلة الفوسفات:

ن + + نبو 4 - ↔ ن 2 ص 4 -

8. بعد عودة الدم إلى الرئتين، يزداد تركيز الأوكسي هيموجلوبين (المرحلة 1)، الذي يتفاعل مع أيونات البيكربونات التي لم تنتشر في البلازما. يتم إخراج ثاني أكسيد الكربون الناتج من خلال الرئتين. نتيجة لانخفاض تركيز أيونات HCO 3 في هذا الجزء من مجرى الدم، لوحظ انتشارها في كريات الدم الحمراء وانتشار أيونات الكلوريد في الاتجاه المعاكس.

9. تتراكم البروتونات الزائدة أيضًا في الكلى نتيجة التفاعل:

СО 2 + Н 2 О ↔ Н 2 СО 3 ↔ Н + + НСО 3 - ,

الذي يتم تحييده بواسطة أيونات الهيدروفوسفات والأمونيا (مخزن الأمونيا):

ح + + NH 3 ↔ NH 4 +

تجدر الإشارة إلى أن الحفاظ على درجة حموضة ثابتة لمختلف الأجهزة السائلة في الجسم لا يتأثر بالأنظمة العازلة بقدر ما يتأثر بعمل عدد من الأعضاء والأنظمة: الرئتين والكلى والأمعاء والجلد وما إلى ذلك.

متوسط الرقم الهيدروجيني لدم الإنسان هو 7.4، والتغيير في هذه القيمة بمقدار عُشر الوحدة يؤدي إلى اضطرابات شديدة (الحماض أو القلاء). متى قيمه الحامضيهيتجاوز نطاق 6.8 - 7.8، وهذا عادة ما يؤدي إلى الوفاة. أهم نظام عازل للدم هو الكربون (HCO 3 - / H 2 CO 3)، والثاني الأكثر أهمية هو الفوسفات (HPO 2 -4 / H 2 PO -4)، تلعب البروتينات أيضًا دورًا معينًا في الحفاظ على الرقم الهيدروجيني.

إحدى الخصائص الرئيسية للكائنات الحية هي الحفاظ على التوازن الحمضي القاعدي عند مستوى معين. التوازن البروتوليتي– ثبات الرقم الهيدروجيني للسوائل البيولوجية والأنسجة والأعضاء. يتم التعبير عن ذلك من خلال قيم الرقم الهيدروجيني الثابتة إلى حد ما للوسائط البيولوجية (الدم واللعاب والعصارة المعدية وما إلى ذلك) وقدرة الجسم على استعادة قيم الرقم الهيدروجيني الطبيعية عند تعرضه للبروتوليثات. دعم النظام التوازن البروتيني,لا يشمل فقط الآليات الفسيولوجية (التعويض الرئوي والكلوي)، ولكن أيضًا الآليات الفيزيائية والكيميائية: العمل المؤقت، والتبادل الأيوني، والانتشار.

حلول عازلةوتسمى المحاليل التي تحافظ على نفس قيمة الرقم الهيدروجيني عند تخفيفها أو إضافتها بكمية صغيرة من حمض أو قاعدة قوية.المحاليل العازلة البروتوليتيكية عبارة عن خليط من الشوارد التي تحتوي على أيونات تحمل نفس الاسم.

هناك نوعان رئيسيان من المحاليل العازلة المحللة للبروليتيك:

حمضية أي. يتكون من حمض ضعيف وفائض من قاعدته المرافقة (ملح يتكون من قاعدة قوية وأنيون من هذا الحمض). على سبيل المثال: CH 3 COOH وCH 3 COONa - عازلة خلات

CH 3 COOH + H 2 O ↔ H 3 O + + CH 3 COO - مترافق زائد

أسباب

CH 3 COONa → Na + + CH 3 COO -

الأساسية، أي. يتكون من قاعدة ضعيفة وفائض من حمضه المرافق (أي ملح يتكون من حمض قوي وكاتيون هذه القاعدة). على سبيل المثال: NH 4 OH وNH 4 Cl – عازلة الأمونيا.

NH 3 + H 2 O ↔ OH - + NH 4 + فائض

قاعدة

المترافقة

NH 4 Cl → Cl - + NH 4 + أحماض

يتم حساب معادلة النظام العازل باستخدام صيغة هندرسون-هاسيلباخ:

الرقم الهيدروجيني = pK + ℓg، pOH = pK + ℓg
,

حيث pK = -ℓg K D.

C - تركيز الإلكتروليت المولي أو ما يعادله (C = V N)

آلية عمل المحاليل العازلة

لنفكر في الأمر باستخدام مثال المخزن المؤقت للخلات: CH 3 COOH + CH 3 COONa

عند إضافة كمية صغيرة من حمض الهيدروكلوريك، ترتبط أيونات H + بالقاعدة المرافقة CH 3 COO - الموجودة في المحلول في المنحل بالكهرباء الضعيف CH 3 COOH.

CH 3 COO ‾ +H + ↔ CH 3 COOH (1)

يتضح من المعادلة (1) أنه يتم استبدال الحمض القوي HC1 بكمية مكافئة من الحمض الضعيف CH 3 COOH. تزداد كمية CH 3 COOH، ووفقًا لقانون التخفيف الخاص بـ W. Ostwald، تنخفض درجة التفكك. ونتيجة لذلك، يزداد تركيز أيونات H + في المخزن المؤقت، ولكن بشكل طفيف جدًا. يبقى الرقم الهيدروجيني ثابتا.

عند إضافة حمض إلى المخزن المؤقت، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني بواسطة الصيغة:

الرقم الهيدروجيني = pK + ℓg

عند إضافة كمية صغيرة من القلويات إلى المخزن المؤقت، فإنه يتفاعل مع CH 3 COOH. تتفاعل جزيئات حمض الأسيتيك مع أيونات الهيدروكسيد لتكوين H 2 O وCH 3 COO ‾:

CH 3 COOH + OH ‾ ↔ CH 3 COO ‾ + H 2 O (2)

ونتيجة لذلك، يتم استبدال القلوي بكمية مكافئة من الملح ضعيف القاعدة CH 3 COONa. تتناقص كمية CH 3 COOH، ووفقًا لقانون التخفيف الخاص بـ W. Ostwald، تزداد درجة التفكك بسبب الحموضة المحتملة لجزيئات CH 3 COOH المتبقية غير المنفصلة. ونتيجة لذلك، يظل تركيز أيونات H + دون تغيير تقريبًا. يبقى الرقم الهيدروجيني ثابتا.

عند إضافة القلويات، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني بواسطة الصيغة:

الرقم الهيدروجيني = pK + ℓg

عند تخفيف المخزن المؤقت، لا يتغير الرقم الهيدروجيني أيضًا، لأنه يبقى ثابت التفكك ونسبة المكونات دون تغيير.

وبالتالي، فإن الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت يعتمد على: ثابت التفكك ونسبة تركيز المكونات. كلما ارتفعت هذه القيم، كلما ارتفع الرقم الهيدروجيني للعازلة. سيكون الرقم الهيدروجيني للمخزن المؤقت أكبر عندما تكون نسبة المكونات مساوية لواحد.

لتوصيف المخزن المؤقت كميًا، تم تقديم المفهوم القدرة العازلة.

آلية العمل العازل (باستخدام مثال عازلة الأمونيا)

دعونا نفكر في آلية عمل النظام العازل باستخدام مثال نظام عازل الأمونيا: NH 4 OH (NH 3 x H 2 O) + NH 4 C1.

هيدروكسيد الأمونيوم عبارة عن إلكتروليت ضعيف؛ وفي المحلول يتفكك جزئيًا إلى أيونات:

نه4أوه<=>NH 4 + + أوه -

عند إضافة كلوريد الأمونيوم إلى محلول هيدروكسيد الأمونيوم، فإن الملح، باعتباره إلكتروليتًا قويًا، يتفكك تمامًا تقريبًا إلى أيونات NH 4 C1 > NH 4 + + C1 - ويمنع تفكك القاعدة، التي يتحول توازنها نحو رد فعل عكسي. لذلك، C (NH 4 OH)؟ ج (قاعدة)؛ و C (NH 4 +) ؟ ج (الملح).

إذا كان في محلول عازل C (NH 4 OH) = C (NH 4 C1)، فإن الرقم الهيدروجيني = 14 - pKosn. = 14 + سجل 1.8.10-5 = 9.25.

تعتمد قدرة المخاليط المنظمة على الحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني ثابتة تقريبًا للمحلول على حقيقة أن مكوناتها تربط أيونات H+ و OH- المدخلة في المحلول أو المتكونة نتيجة للتفاعل الذي يحدث في هذا المحلول. عند إضافة حمض قوي إلى خليط الأمونيا المنظم، سترتبط أيونات H+ بجزيئات الأمونيا أو هيدروكسيد الأمونيوم بدلاً من زيادة تركيز أيونات H+ وتقليل الرقم الهيدروجيني للمحلول.

عند إضافة القلويات، فإن أيونات OH سوف تربط أيونات NH 4 +، وتشكل مركبًا منفصلاً قليلاً، بدلاً من زيادة الرقم الهيدروجيني للمحلول.

ينتهي إجراء التخزين المؤقت بمجرد حدوث أحد الإجراءات عناصريتم استهلاك المحلول المنظم (القاعدة المرافقة أو الحمض المرافق) بالكامل.

للتوصيف الكمي لقدرة المحلول المنظم على مقاومة تأثير الأحماض والقواعد القوية، يتم استخدام قيمة تسمى سعة المخزن المؤقت. مع زيادة تركيز المحلول المنظم، تزداد قدرته على مقاومة التغيرات في الرقم الهيدروجيني عند إضافة الأحماض أو القلويات.

إن خاصية المحاليل التي تحافظ على قيمة الرقم الهيدروجيني ضمن حدود معينة عند إضافة كميات صغيرة من الأحماض أو القلويات تسمى عمل التخزين المؤقت. تسمى المحاليل التي لها تأثير تخزين مؤقت مخاليط عازلة.

بالنسبة لحالة المعايرة: حمض الأكساليك وهيدروكسيد البوتاسيوم، ارسم منحنى المعايرة، وضح حالة المعايرة، قفزة المعايرة، نقطة التكافؤ، المؤشرات المستخدمة

قفزة المعايرة: الرقم الهيدروجيني = 4-10. الحد الأقصى للخطأ في٪ أقل من 0.4.

المؤشرات - ثيمولفثالين، الفينول فثالين.

العامل المختزل، ما هي عناصر الجدول الدوري للعناصر التي يمكن أن تكون عوامل اختزال ولماذا؟

العامل المختزل هو المادة التي تتخلى عن الإلكترونات أثناء التفاعل، أي. يتأكسد.

يمكن أن تكون عوامل الاختزال ذرات محايدة، وأيونات غير معدنية سالبة الشحنة، وأيونات معدنية موجبة الشحنة في حالة أكسدة منخفضة، وأيونات معقدة وجزيئات تحتوي على ذرات في حالة أكسدة متوسطة.

ذرات متعادلة. عوامل الاختزال النموذجية هي الذرات الموجودة في الخارج مستوى الطاقةوالتي تحتوي على من 1 إلى 3 إلكترونات. تشمل هذه المجموعة من عوامل الاختزال المعادن، أي. عناصر s وd وf. كما تظهر اللافلزات، مثل الهيدروجين والكربون، خصائص اختزالية. في التفاعلات الكيميائية فإنها تتخلى عن الإلكترونات.

عوامل الاختزال القوية هي ذرات ذات قدرة تأين منخفضة. وتشمل هذه ذرات عناصر أول مجموعتين فرعيتين رئيسيتين للنظام الدوري للعناصر D.I. مندليف (الفلزات القلوية والقلوية الأرضية)، وكذلك Al، Fe، إلخ.

في المجموعات الفرعية الرئيسية للنظام الدوري، تزداد القدرة الاختزالية للذرات المحايدة مع زيادة نصف قطر الذرات. لذلك، على سبيل المثال، في السلسلة Li - Fr، سيكون عامل الاختزال الأضعف هو Li، وعامل الاختزال القوي هو Fr، وهو بشكل عام أقوى عامل اختزال لجميع عناصر الجدول الدوري.

الأيونات اللافلزية سالبة الشحنة. تتشكل الأيونات السالبة عن طريق إضافة إلكترون أو أكثر إلى ذرة غير معدنية متعادلة:

لذلك، على سبيل المثال، يمكن للذرات المحايدة من الكبريت واليود، والتي تحتوي على 6 و 7 إلكترونات في مستوياتها الخارجية، إضافة 2 و 1 إلكترون على التوالي، وتتحول إلى أيونات سالبة الشحنة.

الأيونات سالبة الشحنة هي عوامل اختزال قوية، لأنها في ظل الظروف المناسبة يمكنها التخلي ليس فقط عن الإلكترونات الزائدة الضعيفة، ولكن أيضًا عن الإلكترونات من مستواها الخارجي. علاوة على ذلك، كلما كانت المادة اللافلزية أكثر نشاطًا كعامل مؤكسد، كلما ضعفت قدرتها على الاختزال في حالة الأيون السالب. والعكس بالعكس، كلما كان نشاط اللافلزات أقل كعامل مؤكسد، كلما كان أكثر نشاطًا في حالة الأيونات السالبة كعامل اختزال.

تزداد قدرة الاختزال للأيونات السالبة الشحنة بنفس الشحنة مع زيادة نصف القطر الذري. ولذلك، على سبيل المثال، في مجموعة الهالوجينات، يتمتع أيون اليود بقدرة اختزال أكبر من أيونات البروم والكلور، في حين أن الفلور لا يظهر خصائص اختزالية على الإطلاق.

أيونات معدنية موجبة الشحنة في أدنى حالة أكسدة. تتشكل الأيونات المعدنية في حالة الأكسدة الأدنى من ذرات متعادلة نتيجة فقدان جزء فقط من الإلكترونات من الغلاف الخارجي. على سبيل المثال، يمكن لذرات القصدير والكروم والحديد والنحاس والسيريوم، عند التفاعل مع مواد أخرى، أن تتخلى في البداية عن الحد الأدنى لعدد الإلكترونات.

يمكن لأيونات المعادن في حالة الأكسدة المنخفضة أن تظهر خصائص مختزلة إذا كانت الحالات ذات حالة الأكسدة الأعلى ممكنة لها.

في معادلة OVR، قم بترتيب المعاملات باستخدام طريقة التوازن الإلكتروني. حدد العامل المؤكسد وعامل الاختزال.

K 2 Cr 2 O 7 + 6FeSO 4 + 7H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3Fe 2 (SO 4) 3 + 7H 2 O

1Cr2+6+3e x 2Cr2+3 عامل مؤكسد

6 Fe +2 - 1е Fe +3 عامل اختزال

2KMnO 4 + 5H 2 S + 3H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + 2MnSO4 + 5S + 8H 2 O

2 Mn +7 + 5е Mn +2 عامل مؤكسد

5 S -2 - 2е S 0 عامل اختزال

تصنيفتركيبها وطبيعة مكوناتها.

تحديدنطاق قيم الرقم الهيدروجيني الذي يتمتع هذا النظام ضمنه بقدرة عازلة.

يكتبمعادلات التفاعل التي تعكس آلية عملها (الشكل الأيوني).

يشرحلماذا لا يعتبر نظام عازلة الأمونيا جزءا من الدم

1. تركيب وطبيعة المكونات:

أ) NH 4 OH (NH 3 x H 2 O) - هيدروكسيد الأمونيوم، المنحل بالكهرباء الضعيف

ب) NH 4 C1 – ملح، كلوريد الأمونيوم، إلكتروليت قوي.

هيدروكسيد الأمونيوم عبارة عن إلكتروليت ضعيف؛ وفي المحلول يتفكك جزئيًا إلى أيونات:

نه4أوه<=>NH 4 + + أوه-

عند إضافة كلوريد الأمونيوم إلى محلول هيدروكسيد الأمونيوم، فإن الملح، باعتباره إلكتروليتًا قويًا، يتفكك تمامًا تقريبًا إلى أيونات:

ن 4 ج 1 > ن 4 + + ج 1-

ويمنع تفكك القاعدة التي يتحول توازنها نحو التفاعل العكسي.

يتم حساب نطاق قيم الأس الهيدروجيني الذي يتمتع ضمنه النظام قيد النظر بقدرة عازلة باستخدام الصيغة:

حيث Kv هو ثابت التفكك NH 4 OH = 1.8 * 10 -5، C 0 هو تركيز القاعدة، CC هو تركيز الملح.

الرقم الهيدروجيني=14-4.74+lg(C 0 /Cc)=9.26+lg(C 0 /Cc). اعتمادًا على نسبة C 0 /Cc، يكون نطاق الأس الهيدروجيني 8.26-10.26.

تعتمد قدرة محلول الأمونيا على الحفاظ على قيمة الرقم الهيدروجيني ثابتة تقريبًا للمحلول على حقيقة أن المكونات المكونة له ترتبط بأيونات H+ و OH- المدخلة في المحلول أو المتكونة نتيجة للتفاعل الذي يحدث في هذا المحلول. عند إضافة حمض قوي إلى خليط الأمونيا المنظم، سترتبط أيونات H+ بالجزيئات أو هيدروكسيد الأمونيوم، بدلاً من زيادة تركيز أيونات H+ وتقليل الرقم الهيدروجيني للمحلول:

NH4 OH+H + =NH4 + +H2O

عند إضافة القلويات، فإن أيونات OH سوف تربط أيونات NH 4 +، وتشكل مركبًا منفصلاً قليلاً، بدلاً من زيادة الرقم الهيدروجيني للمحلول:

NH 4 + + OH - = NH 4 OH

لا يتم تضمين نظام الأمونيا المنظم في تركيبة الدم TOP RT، نظرًا لأن نطاق الأس الهيدروجيني الذي سيكون ضمنه سعة المخزن المؤقت موجود في المنطقة القلوية (الرقم الهيدروجيني أكبر من 8). قيمة عاديةالرقم الهيدروجيني لبلازما الدم هو 7.40 ± 0.05، أي تحت منطقة التخزين المؤقت.

1. 3)يكتبمخطط التفاعل لتفاعل الإيثانال مع الميثيل أمين.

يصفآلية رد الفعل هذا.

يبرردور المحفز الحمضي.

يشرحإمكانية حدوث تفاعل التحلل المائي للإيمين الناتج في بيئة حمضية وقلوية.

2. آلية هذا التفاعل هي إضافة محبة للنواة تليها إزالة جزيء الماء

3. دور المحفز الحمضي هو البروتون في المرحلة أ)

4. في وجود الأحماض المخففة، يتم تحلل الإيمينات مع الماء لتكوين مركبات الكربونيل والأمينات، وهذا التفاعل هو عكس تفاعل تخليق الإيمينات:

في وجود القلويات، لا يحدث التحلل المائي

تذكرة 4.

النظام الديناميكي الحراري (TM) -هذا هو أي شخص كائن حقيقيمعزولة عن البيئة لدراسة عمليات تبادل المواد والطاقة بين الأجزاء المكونة لها وكذلك بينها وبين بيئةباستخدام الطرق الديناميكية الحرارية

تصنيف الأنظمة الديناميكية الحرارية

3. يفتحتبادل كل من المادة والطاقة مع نظام التشغيل (كائن حي، وعاء مفتوح به ماء مغلي)

4. مغلق- يتبادل مع نظام التشغيل الطاقة فقط على شكل حرارة أو شغل (غاز في أسطوانة مغلقة)

5. معزول- لا تتبادل المواد ولا الطاقة. لا يوجد أشخاص معزولون تمامًا في الطبيعة.

بناءً على وجود واجهة داخل المركبة

1. متجانسة– لا يوجد واجهة، جميع المكونات في الطور المائي، جميع الخصائص الفيزيائية والكيميائية في أي جزء من الحجم هي نفسها (خليط من الغازات)

2. غير متجانسة- يحتوي على واجهة، الأجزاء المنفصلة للنظام (الأطوار) مختلفة في طبيعتها (الدم).

خيارات- الكميات التي تحدد حالة المركبة

إذا أمكن، القياس المباشر

المعلمات الأساسية - المعلمات التي يمكن قياسها باستخدام الأدوات المناسبة (m، V، C، الكثافة، الحجم)

وظائف الحالة - الطاقة الداخلية E(U)؛ المحتوى الحراري (H)؛ الانتروبيا (S) ؛ طاقة جيبس (G) ؛ طاقة حرةأو طاقة هيلمهولتز

يمكنك تحديد التغيير في قيم دالة الحالة

∆X(X 2 -X 1)، حيث X-U,H,S,G,H

الحالة الديناميكية الحرارية- مجموعة من القيم لعدد معين من المادية. الكميات التي تميز جميع الخصائص الفيزيائية والكيميائية للنظام

أنواع الدول:

عدم التوازن - تتغير المعلمات تلقائيًا (الزجاج مع الماء الساخن)

التوازن - لا تتغير المعلمات بدون تأثيرات خارجية

ثابت = ثبات المعلمات بسبب المعلمات الخارجية (المتأصلة في الكائنات الحية)

عملية- يكون انتقال النظام من حالة إلى أخرى مصحوبًا بتغييرات في المعلمات الديناميكية الحرارية.

تصنيف-

بواسطة المعلمات الثابتة:

أ) متساوي اللون (v=const)

ب) متساوي الضغط (الضغط - ثابت)

ج) متساوي الحرارة (درجة الحرارة =const)

حسب علامة التأثير الحراري :طاردة للحرارة وماصة للحرارة

بواسطة استهلاك الطاقة: عفوية، غير عفوية

وفقا لخصائص التدفق:-عكسي - يتدفق في الاتجاهين الأمامي والخلفي خلال نفس المراحل، دون حدوث تغييرات في البيئة. بيئة.

لا رجعة فيه - لا يمكن لجميع العمليات أن تستمر في الاتجاهين الأمامي والخلفي خلال نفس المراحل.

أنظمة المخزن المؤقت(المخازن المؤقتة) هي المحاليل التي لها خاصية الحفاظ على تركيز أيونات الهيدروجين بشكل كافٍ ومستمر وثابت سواء عند إضافة الأحماض أو القلويات أو أثناء التخفيف.

الأنظمة العازلة (المخاليط أو المحاليل) هي من نوعين رئيسيين في التركيب:

أ) من حمض ضعيف وملحه يتكون من قاعدة قوية.

ب) من قاعدة ضعيفة وأملاحها مكونة من حمض قوي.

في الممارسة العملية، غالبا ما تستخدم الخلائط المنظمة التالية: أسيتات عازلة CH 3 COOH + CH 3 COONa، عازلة بيكربونات H 2 CO 3 + NaHCO 3، عازلة الأمونيا NH 4 OH + NH 4 Cl، عازلة البروتين حمض البروتين + ملح البروتين، الفوسفات. المخزن المؤقت NaH 2 PO 4 + Na 2 H PO 4

يتكون خليط الفوسفات المنظم من ملحين، أحدهما عبارة عن حمض أحادي المعدن والآخر ملح ثنائي المعدن من حمض الفوسفوريك.

خلات العازلة.

دعونا نفكر آلية التخزين المؤقت. عند إضافة حمض الهيدروكلوريك إلى المخزن المؤقت للخلات، يحدث تفاعل مع أحد مكونات الخليط (CH3COOH)؛ من المعادلة (أ)، يتم استبدال الحمض القوي بكمية مكافئة من الحمض الضعيف (في هذه الحالة، يتم استبدال حمض الهيدروكلوريك بـ CH 3 COOH). وفقا لقانون التخفيف أوستفالد، فإن زيادة تركيز حمض الأسيتيك يقلل من درجة تفككه، ونتيجة لذلك، يزيد تركيز أيونات H + في المخزن المؤقت قليلا. عند إضافة القلويات إلى المحلول المنظم، يتغير أيضًا تركيز أيونات الهيدروجين ودرجة الحموضة قليلاً. سوف تتفاعل القلويات مع مكون آخر من المخزن المؤقت، (CH 3 COOH) من خلال تفاعل التعادل. ونتيجة لذلك يتم استبدال القلويات المضافة بكمية معادلة من الملح ضعيف القاعدة مما يؤثر على تفاعل الوسط بدرجة أقل. سيكون لأنيونات CH3COO~ المتكونة أثناء تفكك هذا الملح بعض التأثير المثبط على تفكك حمض الأسيتيك.

تنقسم المحاليل المنظمة، حسب تركيبها، إلى نوعين رئيسيين: الحمضية والأساسية.

مثال على المخزن المؤقت الحمضي هو محلول منظم أسيتات يحتوي على خليط من حمض أسيتيك وأسيتات الصوديوم (CH3COOH + CH3COONa). عند إضافة حمض إلى مثل هذا المحلول، فإنه يتفاعل مع الملح ويزيح كمية مكافئة من الحمض الضعيف: CH3COONa + HCl ó CH 3 COOH + NaCl. في المحلول، بدلا من حمض قوي، يتم تشكيل حمض ضعيف، وبالتالي تنخفض قيمة الرقم الهيدروجيني قليلا. إذا تمت إضافة مادة قلوية إلى هذا المحلول المنظم، فسيتم تحييدها بواسطة حمض ضعيف، وتتكون كمية مكافئة من الملح في المحلول: CH3COOH + NaOH o CH3COONa + H 2 O. ونتيجة لذلك، لا يزيد الرقم الهيدروجيني تقريبًا . لحساب الرقم الهيدروجيني في محلول منظم، باستخدام محلول منظم للخلات كمثال، سننظر في العمليات التي تحدث فيه وتأثيرها على بعضها البعض. تنفصل خلات الصوديوم بالكامل تقريبًا إلى أيونات، ويخضع أيون الأسيتات للتحلل المائي، مثل أيون الحمض الضعيف: CH3COONa -> Na + + CH 3 COO ~ CH3COO - + NOH ó CH3COON + OH - . حمض الأسيتيك، المتضمن أيضًا في المخزن المؤقت، ينفصل فقط إلى حد صغير: CH3COOH ó CH 3 COO + H - يتم قمع التفكك الضعيف لـ CH3COOH بشكل أكبر في وجود CH3COON، وبالتالي فإن تركيز حمض الأسيتيك غير المنفصل يؤخذ على أنه يساوي تقريبًا تركيزه الأولي: [CH3COOH] = c r . من ناحية أخرى، يتم أيضًا منع التحلل المائي للملح من خلال وجود الحمض في المحلول. ولذلك يمكننا أن نفترض أن تركيز أيونات الخلات في الخليط المنظم يساوي عمليا تركيز الملح الأولي دون الأخذ في الاعتبار تركيز أيونات الخلات المتكونة نتيجة تفكك الحمض: [CH3COO] = c c . وتسمى هذه المعادلة معادلة الحل المنظم (معادلة هندرسون هاسيلباخ ). ويبين تحليله لمحلول منظم يتكون من حمض ضعيف وملحه أن تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول المنظم يتم تحديده بواسطة ثابت تفكك الحمض الضعيف ونسبة تركيزات الحمض والملح. معادلة هندرسون-هاسيلباخ للأنظمة العازلة من النوع الأساسي:

31. قدرة المحاليل العازلة والعوامل المحددة لها. أنظمة عازلة الدم. عازلة كربونات الهيدروجين. الفوسفات العازلة.

القدرة العازلة(ب) هي كمية الحمض القوي أو القاعدة القوية التي يجب إضافتها إلى لتر واحد من المحلول المنظم لتغيير الرقم الهيدروجيني لها بمقدار واحد. يتم التعبير عنها بالمول / لتر أو في كثير من الأحيان بالمليمول / لتر ويتم تحديدها بواسطة الصيغة: B = (c V) / d pH Vb، حيث B هي سعة المخزن المؤقت؛ ج هو تركيز حمض أو قاعدة قوية (مول/لتر)؛ V هو حجم المنحل بالكهرباء القوي المضاف (ل)؛ V ب - حجم المحلول المنظم (ل)؛ د الرقم الهيدروجيني - التغير في الرقم الهيدروجيني.

إن قدرة المحاليل على الحفاظ على قيمة pH ثابتة ليست غير محدودة. يمكن تمييز المخاليط المنظمة بقوة مقاومتها لعمل الأحماض والقواعد التي يتم إدخالها في المحلول المنظم.

تسمى كمية الحمض أو القلوي التي يجب إضافتها إلى 1 لتر من المحلول المنظم بحيث تتغير قيمة الرقم الهيدروجيني بمقدار واحد سعة المخزن المؤقت.

وبالتالي، فإن سعة المخزن المؤقت هي مقياس كمي لتأثير التخزين المؤقت للحل. يتمتع المحلول المنظم بقدرة دارئ قصوى عند الرقم الهيدروجيني = pK للحمض أو القاعدة الذي يشكل خليطًا بنسبة مكوناته تساوي الوحدة. كلما زاد التركيز الأولي للخليط المنظم، زادت سعة المخزن المؤقت. تعتمد سعة المخزن المؤقت على تكوين المحلول المنظم وتركيزه ونسبة المكونات.

يجب أن تكون قادرًا على اختيار نظام المخزن المؤقت المناسب. يتم تحديد الاختيار من خلال نطاق الرقم الهيدروجيني المطلوب. يتم تحديد منطقة العمل العازلة من خلال قوة وحدة الحمض (القاعدة) ± 1.

عند اختيار الخليط المنظم لا بد من مراعاة الطبيعة الكيميائية لمكوناته، حيث أن مواد المحلول التي تضاف إليه

النظام العازل، يمكن أن يشكل مركبات غير قابلة للذوبان ويتفاعل مع مكونات النظام العازل.