«Сутектік көрсеткіш» оқу - әдістемелік құрал
Мазмұны
1. Сутектік көрсеткіштің мәнін анықтау.
2. Буферлік жүйелер.
3. Сутектік көрсеткіштің әсері.
• Қанға
• Ақуыздарға
• Ферменттерге
• Топыраққа
• Дәнді . дақылдарға
4. рН анықтаудың әртүрлі әдістері.
5. Есеп шығару үлгілері.
6. Есептер.
7. Қосымша.
8. Қолданылған әдебиеттер тізімі.
1. Сутектік көрсеткіштің мәнін анықтау.
2. Буферлік жүйелер.
3. Сутектік көрсеткіштің әсері.
• Қанға
• Ақуыздарға
• Ферменттерге
• Топыраққа
• Дәнді . дақылдарға
4. рН анықтаудың әртүрлі әдістері.
5. Есеп шығару үлгілері.
6. Есептер.
7. Қосымша.
8. Қолданылған әдебиеттер тізімі.
1. Сутектік көрсеткіштің мәнін анықтау.
Сутектік көрсеткіш - ерітінділердегі сутек иондарының концентрациясын немесе сутек иондарының белсенділігін сипаттайтын шама. Сутектік көрсеткіш рН деп белгіленедіОл сан мәні жағынан осы концентрацияның немесе белсенділіктің теріс таңбалы ондық логарифміне тең: рН = lgСн+;
Сн+ - сутек иондарының концентрациясы. Өлшем бірлігі - грамм - иондарының литрге қатынасы (г-ион/л). Судағы сутек иондарының концентрациясын судың электролиттік диссоциациялану теңдеуінен (1) тепе - теңдік тұрақтысының мәні (1а) арқылы анықтауға болады:
Н2О = Н+ + ОН- (1)
КД тепе - теңдік = Сн+ • СОН-/СН2О (1а)
Сн+ - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған сутек иондарының концентрациясы.
СОН- - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған гидроксил - иондарының концентрациясы.
Судың диссоциалану дәрежесі өте аз болғандықтан, айтарлықтай түзету енгізбей - ақ диссоциаланбаған су молекулаларының концентрациясын тұрақты деп есептеуге болады. Сонда (1а) теңдеуін: КД тепе - теңдік • СН2О = Сн+ • СОН-
КД тепе - теңдік • СН2О = Кс → Кс = Сн+ • СОН- (1б) деп жазуға болады.
Кс - судың иондық көбейтіндісі деп аталады. Ол белгілі бір температура үшін әрқашан сан мәні 10-14 тең тұрақты шама болып есептеледі.
Судың диссоциалануы (1) сырттан жылу сіңіре жүреді (13600 кал/моль мөлшерінде), сондықтан температураның жоғарылауы тепе - теңдікті оңға қарай ығыстырады, яғни судың диссоциалану дәрнежесі артады.
Бір - бірімен байланыссыз әртүрлі әдістермен анықталған судың диссоциалану тұрақтылары (КД) мен судың иондық көбейтінділері (Кс) мәндерінің арасында жақсы сәйкестік байқалады.
Мына төмендегі кестеде судың иондық көбейтіндісі (Кс), судағы сутек пен гидроксил иондарының концентрациялары (Сн+ пен СОН-) және судың сутектік көрсеткішінің (рН) әртүрлі температурадағы мәндері берілген:
Сутектік көрсеткіш - ерітінділердегі сутек иондарының концентрациясын немесе сутек иондарының белсенділігін сипаттайтын шама. Сутектік көрсеткіш рН деп белгіленедіОл сан мәні жағынан осы концентрацияның немесе белсенділіктің теріс таңбалы ондық логарифміне тең: рН = lgСн+;
Сн+ - сутек иондарының концентрациясы. Өлшем бірлігі - грамм - иондарының литрге қатынасы (г-ион/л). Судағы сутек иондарының концентрациясын судың электролиттік диссоциациялану теңдеуінен (1) тепе - теңдік тұрақтысының мәні (1а) арқылы анықтауға болады:
Н2О = Н+ + ОН- (1)
КД тепе - теңдік = Сн+ • СОН-/СН2О (1а)
Сн+ - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған сутек иондарының концентрациясы.
СОН- - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған гидроксил - иондарының концентрациясы.
Судың диссоциалану дәрежесі өте аз болғандықтан, айтарлықтай түзету енгізбей - ақ диссоциаланбаған су молекулаларының концентрациясын тұрақты деп есептеуге болады. Сонда (1а) теңдеуін: КД тепе - теңдік • СН2О = Сн+ • СОН-
КД тепе - теңдік • СН2О = Кс → Кс = Сн+ • СОН- (1б) деп жазуға болады.
Кс - судың иондық көбейтіндісі деп аталады. Ол белгілі бір температура үшін әрқашан сан мәні 10-14 тең тұрақты шама болып есептеледі.
Судың диссоциалануы (1) сырттан жылу сіңіре жүреді (13600 кал/моль мөлшерінде), сондықтан температураның жоғарылауы тепе - теңдікті оңға қарай ығыстырады, яғни судың диссоциалану дәрнежесі артады.
Бір - бірімен байланыссыз әртүрлі әдістермен анықталған судың диссоциалану тұрақтылары (КД) мен судың иондық көбейтінділері (Кс) мәндерінің арасында жақсы сәйкестік байқалады.
Мына төмендегі кестеде судың иондық көбейтіндісі (Кс), судағы сутек пен гидроксил иондарының концентрациялары (Сн+ пен СОН-) және судың сутектік көрсеткішінің (рН) әртүрлі температурадағы мәндері берілген:
Қолданылған әдебиеттер тізімі:
1. Анисимов «Биохимия негіздері», М., 1986
2. Балезин С. А., Ерофеев Б. В., Подобаев Н. И. «Физикалық және колоидтық химия негіздері», М., «Просвещение», 1975
3. Үлкен химиялық энциклопедия
4. ВоскресенскийА.Г., Солодкин И. С., Семиколенов Г. Ф. «Аналитикалық химиядан есептер мен жаттығулар жинағы», М., 1985.
5. Краснов К. С. және басқалар «Физикалық химия», М., 2001.
6. Логинов Н. Я., Воскресенский А. Г., Солодкин И. С. «Аналитикалық химия» (практикум, 1 - бөлім).
7. Сеитов З. С. «Биохимия», А - А. «Агроуниверситет», 2000.
8. Филиппович Ю. Б. «Биохимия негіздері».
9. Шемякин «Аналитикалық химия».
10. Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. «Агрохимия», М., 2002
1. Анисимов «Биохимия негіздері», М., 1986
2. Балезин С. А., Ерофеев Б. В., Подобаев Н. И. «Физикалық және колоидтық химия негіздері», М., «Просвещение», 1975
3. Үлкен химиялық энциклопедия
4. ВоскресенскийА.Г., Солодкин И. С., Семиколенов Г. Ф. «Аналитикалық химиядан есептер мен жаттығулар жинағы», М., 1985.
5. Краснов К. С. және басқалар «Физикалық химия», М., 2001.
6. Логинов Н. Я., Воскресенский А. Г., Солодкин И. С. «Аналитикалық химия» (практикум, 1 - бөлім).
7. Сеитов З. С. «Биохимия», А - А. «Агроуниверситет», 2000.
8. Филиппович Ю. Б. «Биохимия негіздері».
9. Шемякин «Аналитикалық химия».
10. Ягодин Б. А., Жуков Ю. П., Кобзаренко В. И. «Агрохимия», М., 2002
ББК 24.5
УДК 546
М. Қозыбаев атындағы Солтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің
оқу - әдістемелік кеңесінің шешімімен басылады. Протокол №
____ ______________ 2005 ж.
Рецензиет:
х. ғ. к. Сабиева К. У.
Аубакирова Г. Б., Омарова С. С., Башкирцева Н. В., Жолболсынова А. С.
Сутектік көрсеткіш оқу - әдістемелік құрал . Петропавл М. Қозыбаев
атындағы СҚМУ, 2005 ж.- - 43 б.
Ұсынылып отырған оқу-әдістемелік құрал жоғарғы оқу орындарының
студенттері мен оқытушыларға арналған практикалық және семинар
сабақтарында пайдаланатын, сондай-ақ студенттердің өздік дайындықтарда
қолданатын көмекші әдебиет болып табылады. Сутектік көрсеткіш туралы жан-
жақты теориялық түсінік беріліп, есеп шығару үлгілері мен шығарылатын
есептер келтірілген.
© Әубәкірова Г.Б.
Омарова С. С.
Башкирцева Н. В.
Жолболсынова А. С.
2005.
© М. Қозыбаев атындағы СҚМУ,2005.
Мазмұны
1. Сутектік көрсеткіштің мәнін анықтау.
2. Буферлік жүйелер.
3. Сутектік көрсеткіштің әсері.
• Қанға
• Ақуыздарға
• Ферменттерге
• Топыраққа
• Дәнді - дақылдарға
4. рН анықтаудың әртүрлі әдістері.
5. Есеп шығару үлгілері.
6. Есептер.
7. Қосымша.
8. Қолданылған әдебиеттер тізімі.
1. Сутектік көрсеткіштің мәнін анықтау.
Сутектік көрсеткіш - ерітінділердегі сутек иондарының концентрациясын
немесе сутек иондарының белсенділігін сипаттайтын шама. Сутектік көрсеткіш
рН деп белгіленедіОл сан мәні жағынан осы концентрацияның немесе
белсенділіктің теріс таңбалы ондық логарифміне тең: рН = lgСн+;
Сн+ - сутек иондарының концентрациясы. Өлшем бірлігі - грамм -
иондарының литрге қатынасы (г-ионл). Судағы сутек иондарының
концентрациясын судың электролиттік диссоциациялану теңдеуінен (1) тепе -
теңдік тұрақтысының мәні (1а) арқылы анықтауға болады:
Н2О = Н+ + ОН- (1)
КД тепе - теңдік = Сн+ · СОН-СН2О (1а)
Сн+ - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған сутек иондарының
концентрациясы.
СОН- - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған гидроксил -
иондарының концентрациясы.
Судың диссоциалану дәрежесі өте аз болғандықтан, айтарлықтай түзету
енгізбей - ақ диссоциаланбаған су молекулаларының концентрациясын тұрақты
деп есептеуге болады. Сонда (1а) теңдеуін: КД тепе - теңдік · СН2О = Сн+ ·
СОН-
КД тепе - теңдік · СН2О = Кс → Кс = Сн+ · СОН- (1б) деп жазуға
болады.
Кс - судың иондық көбейтіндісі деп аталады. Ол белгілі бір температура
үшін әрқашан сан мәні 10-14 тең тұрақты шама болып есептеледі.
Судың диссоциалануы (1) сырттан жылу сіңіре жүреді (13600 калмоль
мөлшерінде), сондықтан температураның жоғарылауы тепе - теңдікті оңға қарай
ығыстырады, яғни судың диссоциалану дәрнежесі артады.
Бір - бірімен байланыссыз әртүрлі әдістермен анықталған судың
диссоциалану тұрақтылары (КД) мен судың иондық көбейтінділері (Кс)
мәндерінің арасында жақсы сәйкестік байқалады.
Мына төмендегі кестеде судың иондық көбейтіндісі (Кс), судағы сутек пен
гидроксил иондарының концентрациялары (Сн+ пен СОН-) және судың сутектік
көрсеткішінің (рН) әртүрлі температурадағы мәндері берілген:
Кесте 1
t0С Кс Сн+ = СОН-рН
0 1,139 · 3,380 · 7,972
10-15 10-8
18 5,702 · 7,640 · 7,117
10-15 10-8
25 1,008 · 1,004 · 6,999
10-14 10-7
50 5,474 · 2,339 · 6,631
10-14 10-7
100 5,900 7,700 · 6,120
10-13 10-7
Көбінесе температура 250С болғандағы Кс мәнін пайдаланады. Кестеден t =
250С таза судағы немесе кез келген бейтарап сулы ортадағы Сн+ = СОН- = √Кс
= 1,004 · 10-7, рН = lgСн+, яғни рН = 6,999 тең екенін көреміз.
Қышқылдар мен негіздер ерітінділерінде Сн+ пен СОН- тең болмайды, бірақ
кез келген жағдайда (1б) теңдеуінен көрініп тұрғандай, бұл екі
концентрацияның арасындағы кері пропорционалдық сақұталады. Яғни, кез
келген сутек иондарының концентрациясының (Сн+) көбеюі соған сәйкес
гидроксил иондарының концентрациясының (СОН-) азаюына әкеліп соқтыралды
және керісінше. Берілген бір температурада рН - ты есептеу үшін (1б)
теңдеуінен шығатын рН = lgСОН- - lgКс (2) өрнегін пайдалануға болады.
Сонымен, Сн+ пен СОН- мәндері бір - бірімен тығыз байланысты дедік.
Егер ерітіндідегі Сн+ = 10-12 болса, онда СОН- = 10-14 : 10-12, яғни рОН =
lg(-14) - [-lg(-12)] = 14 - 12 = 2, ал рН = 14 - 2 = 12 болар еді. Немесе,
бірден 2 - теңдеу бойынша рН = lg(-2) - lg(-14) = -2 + 14 = 12(сілтілік
орта) анықталады.
Сулы ерітінділерде сутек иондары гидроксоний иондарын (Н3О+) түзіп,
гидраттанғанкүйде болады. Бір негізді
күшті қышқылдардың бір молярлы ерітінділерінде Сн3О+ = 1 г-
ионл, ал СН+ = 10-13 г-ионл болатындығы есептелген.
Н+ пен ОН- иондарының мөлшері бірдей сулы ерітінділер бейтарап ерітінді
деп аталады, олардың сутектік көрсеткіші рН = 7,0. Сутек иондары гидроксил
иондарынан көп ерітінді қышқылдық ерітінді деп аталады, оның рН7,0. Егер
ерітіндінің рН7,0 болса, ол ерітінді сілтілік ерітінді деп аталады.
Неғұрлым ерітіндінің рН көрсеткіші аз болса, соғұрлым сутек иондары көп,
ерітінді қышқылырақ болады.
рН шамасының өзіндік маңызды ерекшелігін есте сақтау қажет: ол -
арифметикалық емес, логарифмдік шама. Сондықтан, рН көрсеткіштерінің
айырмасы 1 - ге тең болатын екі ерітінді берілсе, онда бір ерітіндідегі СН+
екінші ерітіндідегі сутек иондарының концентрациясынан 10 есе көп деген
сөз.
Сутек иондарының концентрациясын сутектік көрсеткіш арқылы анықтауды
біле отырып, енді барлық ерітінділердегі реакциялық ортаны күшті
ұқышқылдықтан бастап, бейтарап орта арқылы күшті сілтілікке дейін рН - тың
біртұтас деңгейлік көрсеткіші (шкала) арқылы өрнектей аламыз:
Кесте 2
100 10-10-2
1
0 1 2 3 4
Биологиялық және химиялық үрдістерде басқа иондарға қарағанда сутек
иондары ерекше орын алады. Мысалы, ақұлпа тіршілігіндегі құрылым мен
химиялық заттардың ыдырауына көмектесетін ферменттердің белсенділігі
тікелей сутек иондарының концентрациясынатәуелді. Әрбір фермент өзінің
әрекет етуіне өолайлы болатын белгілі бір рН шамасын қажет етеді.
Микроағзалардың өмір сүруінде сутек иондары концентрациясының маңызы
зор. Мысалы, дифтерия микробы рН =7,3 - 7,6 аралығында, ал ішек таяқшалары
микробы рН =6 - 7 болғанда өте жақсы дамитындығы анықталған.
Топырақтағы микроағзалардың тірлігі де рН көрсеткішіне тікелей
байланысты. Мысалы, азоттың микробтармен фиксациясы рН = 7,2 болатын
топырақта белсенді өтетіні байқалды.
Топырақтың рН көрсеткішінің жоғары деңгейлі өсімдіктерге де әсері
әртүрлі. Мысалы: сұлы, шалқан, картолп, қара бидай шамамен рН = 5 бо латын
топырақта өссе, көп өнім береді, ал бидай, ешмен , қызылша, люцерна
бейтарап орталы, немесе тіпті әлсіз сілтілік орталы топырақта жақсы өсіп -
өнеді.
Шалғындықтарда өсіп тұрған өсімдіктердің құрамына қарап та топырақтың
рН - ын анықтауға болады. Мысалы: өгейшөп көп өскен жердің рн - ы 7,5 - 7,9
аралығында, осока көп өскен болса, ол жердің топырағының рН = 4,5 - 4,9, ал
щучки өскен жерде рН = 3,5 - 3,9 т. б.
Ортаның рН - ын қолдан өзгерту арқылы, яғни топыраққа әктас немесе
суперфосфат қосу арқылы, топырақтың бактериялық құрамыне өзгертуге, әрі
керекті деңгейде ұстап отыруға болады.
Сутек иондарының концентрациясы жануарлар мен адам ағзаларының
функционалдық қызметтеріне үлкен әсерін тигізеді.
Сутек иондарының концентрациясы заттар менерітінділердің негізгі физико
- химиялық қасиеттеріне: ерігіштік, сүзілу, беттік керілу, қоюлану,
тұрақтылық, осмостық қысым, ісіну және т. б. Қасиеттеріне әсер етеді.
Міне, сондықтан да сутек иондарының концентрациясын анықтау химияның
барлық салаларында, биологияда, физиологияда, бактериологияда, медицинада,
ауыл шарукашылығында және техникада өз қолданылымын тауып отыр.
2. Буферлік жүйелер
Әлсіз қышқылдық немесе әлсіз сілтілік реакциялар көрсететін күшті
қышқылдар мен негіздердің сұйытылған ерітінділері рН тұрақсыздығымен
сипатталады. Қышқылдар мен сілтілердің сұйытылған ерітінділеріне
атмосферадан түсетіән аздаған шаң - тозаң немесе шыныдан тұздардың
сілтіленуі ерітінділердің рН шамасын айтарлықтай өзгерте алады. рН қажетті
мәнінде ұстап тұруға, ерітіндінің рН шамасы реакция шарттары өзгерген
жағдайда да айтарлықтайығыспай, сол мәнінде өзгермей қалуы буферлік
ерітінділерді қолдану арқылы мүмкін болады (буфер деген ағылшынның “buff”
- дүмпуді жұмсарту сөзінен шыққан). Ондай ерітінділер, көбінесе, әлсіз
қышқыл мен оның тұздарының қоспасы немесе әлсіз негіз бен оның тұздарының
қоспасы немесе әлсіз негіз бен оның тұздарының қоспасы болып келеді.
Буферлік сыйымдылық - буферлік ерітінділердің рН - ын өзгертуге тырысқан
әсерлерге қарсы тұру аралықтарының шегі.
Егер , мысалы үшін, сірке қышқылы мен оның тұзының (натрий ацетатының -
СН3СООNа) қоспасын алсақ, онда бұл ерітінді рН мәнін салыстырмалы түрде
ұзақ уақыт тұрақты етіп ұстай алады. Қоспаны қышқылдандырып көрейік, ондай
кезде ацетат - иондар Н+ артық мөлшерін байланыстырады да, аз
диссоциаланатын сірке қышқылы түзіледі, рН өзгеріссіз қалады. Ал егер
ерітіндіге ОН- артық мөлшерін қоссақ, онда
гидроксид - иондары сірке қышқылымен бейтараптанады да, тағы да рН
өзгеріссіз қалады. Басқа буферлік ерітінділер де дәл осындай қасиет
көрсетеді. Буферлік ерітінділердің әрқайсысы рН - тың өзіне тән белгілі бір
мәнін сақтайды. Буферлік жүйенің осы қасиетін буферлік әрекет деп атайды.
Тап осындай әрекетті фосфор қышқылының тұздары мен әлсіз органикалық
қышқылдар (қымыздық, шарап, лимон, фталь т. б.) да көрсетеді. Буферлік
ерітінділердегі рН нақты мәні оның құрам бөлігінің компонент
концентрациясына тәуелді. Яғни, ацетатты буфер ерітіндінің рН - ын 3,8 -
6,3 аралығында ұстап тұруға жағдай жасайды; фосфаттық буфер (КН2РО4 пен
Nа2НРО4 қоспасы) - 4,8 - 7,0; бораттық (Nа2В4О7 мен NаОН қоспасы) - 9,2 -
11,0 аралығында рН сақтап тұрады. Буферлік әрекет көрсете алатын
ерітінділер буферлік қоспалар немесе буферлік жүйелер деп аталады. Олар
әлсіз қышқылдар мен олардың тұздарының күшті қышқылдармен қоспаларынан
тұрады.
Көптеген табиғи сұйықтар буферлік қасиет көрсетеді. Мысалы, мұхит
суларының буферлік қасиеті көмір қышқыл газы мен гидрокарбонат иондарының
(НСО3-) еруіне негізделген. Гидрокарбонат - иондарының түзілу көзі СО2
басқа, мұхиттардағы әктас түрінде, бор түрінде және қабықша түрінде тұнған
көп мөлшердегі кальций карбонаты. Мұхит өсімдіктерінің (планктонның)
фотосинтетикалық әрекеті атмосфераны оттегімен байыта отырып, ортаның рН -
ын жоғарлатуына әкеп соқтырады.
Ол Ле Шателье принципіне сәйкес еріген көмір қышқыл газын сіңірген
кездегі тепе - теңдіктің ығысуы бойынша өтеді:
2Н+ + СО32- ↔ Н+ + НСО3- ↔ Н2СО3 ↔ Н2О + СО2. Фотосинтез кезінде:Н2О +
СО2 + hv → 1n (СН2О)n + О2 ерітіндіден СО2 жұмсалып кетіп отырады да, тепе
- теңдік оңға қарай ығысады яғни орта негіздік ортаға айналады.
Ағза жасушаларында СО2 гидратациясы карбоангидраза ферментімен
жылдамдатылады (катализ). Жасуша сұйықтығы мен қан да табиғи буферлік
ерітінділерге мысал бола алады.
Қанда шамамен 0,025 мольл көмір қышқыл газы болады, оның мөлшері
еркектерде әйелдерге қарағанда ~ 5% - ке көп. Гидрокарбонат - иондарының
концентрациясы да шамамен сондай ( олар да еркектерде көп) болады.
Буферлік қоспалардың жұмыс істеу механизмін ацетаттық қоспаны
мысалғаала отырып, қарастырып көрейік. Ацетатты қоспа - сірке қышқылы мен
оның натрий тұзы бар ерітінді.
Ерітіндіде сірке қышқылы төмендегідей тепе - теңдікте болады:
СН3СООН ↔ СН3СОО- + Н+; (а)
Оның диссоциациялану тұрақтысы:
Ка = [СН3СОО-][Н+][СН3СООН]; (б)
Осыдан сутек иондарының концентрациясын анықтасақ:
[Н+] = Ка = [СН3СООН][СН3СОО-]; (в)
Сірке қышқылының электролиттік диссоциациялану дәрежесі өте аз,
сондықтан ерітіндіде оның диссоциацияланбаған молекулалары көп болады.
Сірке қышқылының сулы ерітіндісіне сулы ерітінділерде толығымен Nа+ және
СН3СОО- иондарына ыдырайтын натрий ацетатын қосу сірке қышқылының
диссоциациясын соншалықты төмендетеді де, диссоциацияланбаған
молекулалардың концентрациясы сірке қышқылының ерітіндідегі жалпы
концентрациясымен бірдей болады. Оны Сқышқыл деп белгілейді. Сонда (в)
өрнегіндегі [СН3СООН] мәні Сқышқыл деп белгіленеді. Әрі қарай, сірке
қышқылының диссоциациясы толық тоқтауына байланысты ацетат - иондарының
[СН3СОО-] концентрациясы жобамен ерітіндідегі тұздың жалпы концентрациясына
жақындайды, оны Стұз деп белгілейді. Өйткені, СН3СОО- иондары іс жүзінде
тек СН3СООNа тұзының диссоциациялануы нәтижесінде (ал сірке қышқылы оның
натрий тұзы қатысында диссоциацияға өте аз мөлшерде ұшырайтындықтан, оны
жоққа шығарып тастаймыз) ғанатүзіледі.
Сондықтан, (в) өрнегіндегі [СН3СООН] пен [СН3СОО-] алмастырғанда:
[Н+] = Ка · Сқышқ.Стұз; (1)
Осындай талдауды әлсіз негіз бен оның, тұзының күшті қышқылмен
қоспасына жүргізе отырып, төмендегі өрнекті аламыз:
[ОН-] = Ка · СнегізСтұз; (2)
Қышқылдық электролиттік диссоциациялану константасы К берілген
жағдайларда тұрақты екендігі ескере отырып, (1) өрнек бойынша иондардың
концентрациясы тек қана буферлік қоспа дайындауға алынған қышқыл мен тұздың
концентрацияларының қатынасына ғана байланысты, концентрациялардың
абсолюттік мәніне байланыссыз екенін көреміз. Осының салдарынан, буферлік
ерітінділерді сұйылтқанда, сутек иондарының концентрациясы өзгеріссіз қалуы
керек. Солай болады да.
Бірақ шын мәнінде өте күшті сұйылтқанда, буфер ерітіндінің рН мәні
шамалыөзгереді: тұздың диссоциациялануынан түзілген иондардың арасында
өзара әрекеттесу жүретіні белгілі. Ол белсенділік коэффициентімен
анықталады. Сұйытылған ерітінділер үшін белсенділік коэффициенті
диссоциациялану дәрежесіне (α) жуықтайды, сондықтан (1) және (2) өрнектерін
төмендегідей жазуға болады:
[Н+] = Ка · Сқышқ.Стұз · α; (1а)
[ОН-] = Ка · СнегізСтұз · α; (2а)
Ацетатты буферлік қоспасының рН мәніне сұйылтудың әсері.
Кесте
3
КөрсеткіштерҚышқыл мен тұздың концентрациясы
(г-квл)
0,1 0,01 0,001
αСН3СООН 0,79 0,87 1,00
αН+ 2,36 · 10-5 2,14 · 10-5 1,8 · 10-5
рН 4,62 4,67 4,74
Кестеден көріп отырғанымыздай, өте күшті сұйылтудан буферлік
ерітіндінің рН мәні біршама жоғарылайды. Бірақ сутекиондарының
концентрациясын екінші ондық таңбадан артық дәлдікпен анықтау өте сирек
жүргізілетіндіктен, буферлік ерітінділермен жұмыс істегенде, тұздың
диссоциациялану дәрежесін ескермей (әсіресе, аздаған сұйылтулар үшін) (1а)
және (2а) өрнектерін қолдануға болады.
Тек қана қышқыл (немесе тек қана негіз) ерітінділерінен буферлік
ерітінділердің айырмашылығы - олар сутек иондарының концентрациясының
белгілі бір бағытқа қарай өзгеруіне мүмкіндік бермеуі. Шынында, егер
ацетатты қоспаға тұз қышқылын қоссақ, онда тұз қышқылы натрий ацетатымен
натрий хлоридін және әлсіз сірке қышқылын түзеді:Н+ + Cl- + Nа+ + СН3СОО- =
Nа+ + Cl- + СН3СООН.
Буферлік қоспа сутектік көрсеткіштің тұрақтылығын тек қана егер
ерітіндіге қосылатын күшті қышқыл немесе күшті негіздің мөлшері белгілі бір
шекті шамадан аспаған жағдайда ғана ұстап тұра алады. Буферлік әсердің
байқалу шегін буферлік сыйымдылық деп атау енгізілген. Буферлік сыйымдылық
сандық мәні (В) рН мәнін бір бірлікке өзгерту үшін 1 л. қышқылдың (күшті
негіздің) грамм - эквивалент санымен анықталады және төмендегі теңдеумен
өрнектеледі:
В = г -эквлрН2 - рН1; (3), мұндағы: г - эквл - буферлік
ерітіндіге қосылған қышқыл немесе сілтінің грамм - эквивалент саны, ал рН2
- рН1 = 1.
Буферлік сыйымдылықтың шамасы: 1) буферлік қоспаның құрам бөліктерінің
концентрациясына және 2) осы концентрациялардың ара қатынастарына
байланысты. Буферлік қоспаның құрам бөліктерінің концентрацияларының артуы
көмектесіп, рН мәнін тұрақты ұстап тұруға қорды (резервті) көбейтеді.
Кез келген буферлік қоспаның буферлік жылдамдығы, оның құрам
бөліктерінің эквиваленттік концентрацияларында ең жоғарғы шамаға жетеді:
Стұз = Сқышқыл немесе Стұз = Снегіз
Мұндай буферлік ерітіндіде сутек иондарының концентрациясы
диссоциациялану константасына тең болады:
[Н+] = К немесе рН = рК
[Н+] = К болатын буферлік ерітіндіде сутек иондарының г-экв. белгілі
мөлшерінің бөлшектің бөлімінен алымына немесе керісінше ауысуынан берілген
жағдайларға Сқышқыл: Стұз қатынасының ең аз мәнге ие болуымен анықталады.
Сонымен, буферлік қоспалар төмендегідей қасиеттерге ие:
1. Буферлік қоспалардағы сутек иондарының концентрациясы оны
сұйылтқанда айтарлықтай өзгере қоймайды;
2. Буферлік қоспаларға аздаған мөлшерде күшті қышқыл немесе сілті
қосқаннан ондағы сутек иондарының концентрациясы (ерітіндінің
буферлік сыйымдылығының шегінде) өте аз шамаға өзгереді.
3. Буферлік сыйымдылықтың шамасы буферлік қоспаның құрам
бөліктерінің концентрацияларына және сол концентрациялардың өзара
қатынасына байланысты. Буферлік қоспаның құрам бөліктерінің
концентрациялары артқан сайын оның буферлік сыйымдылығы да
көбейеді.
Ең жоғарғы буферлік әсер қышқыл мен тұз ерітіндіде эквиваленттік
мөлшерде болған жағдайда көрінеді.
Буферлік қоспалар тірі ағзалар үшін маңызды роль атқарады. Олар қан мен
ұлпалардағы рН тұрақтылығын қамтамассыз етеді. Қанның буферлік қоспасы
NаНСО пен СО тұратын карбонатты қоспа, сол сияқты жартылай шамалы
дигидрофосфат пен гидрофосфаттан (NаНРО + + NаНРО) тұратын фосфатты
қоспа, ақуыздың буферлік қоспасы - гемоглобин, альбуниндер, глобулиндер
және т. б. Ағзалар үшін сыртқы орта ерітінділерінің рН тұрақтылығы да өте
мңызды.
Қанда әртүрлі буферлік жүйелер кездеседі. Олардың өте тиімділері
төртеу: бикарбонатты, фосфатты, гемоглобинді және ақуызды(плазма).
Бикарбонатты буфер.
СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3-
Бұл буферлік жүйе әлсіз көмір қышқылынан (ол СО2 гидротациялануынан
түзіледі) және тіркескен негіз бикарбонаттан тұрады.
Қан плазмасына Н+ түскенде, ондағы көмір қышқылының концентрациясы
артады, ал ол СО2 мөлшерінің көбеюіне әкеледі. Нәтижесінде дем алу күшейіп,
СО2 артық мөлшері өкпе арқылы шығарылады. ОН- концентрациясы көбейгенде,
бұл процесс кері бағытта жүреді. Бұл кезде Н+ мөлшері азаяды да, Н2СО3 Н+
пен НСО3- түзіпдиссоциаланады. Ал бұл процесс өкпедегі СО2 газының плазмада
еруімен бірге жүреді.
Қанның жалпы буферлік сыйымдылығын құруда бикарбонатты жүйе үлкен роль
атқарады. Өйткені бұл жүйенің буферлік тиімділігі алумен тығыз байланыста
болу себепті айтарлықтай артады.
Фосфатты буфер.
Фосфатты буферлік жүйе қанның бейорганикалық фосфаттарынан құралған.
Ондағы кіріктірілген қышқылды - негіздік жұпты бірнегізді фосфат Н2РО4-
(қышқыл ролінде)пен екінегізді фосфат НРО42- (негіз ролінде) құрайлды.
Н+ иондары көбейгенде қанда жүрген НРО42- акцептор ролінде (негіз)
протондарды қосып алып, Н2РО4- түзеді:
НРО42- + Н+ ↔ Н2РО4-
ОН- иондары көбейсе, Н2РО4- донорлық қасиет көрсетіп, ОН- иондарын
байланыстыруға керекті протондар бөледі:
Н2РО4- + ОН- ↔ НРО42- + Н+ + ОН- ↔ НРО42- + Н2О
Қан плазмасының ақуызды буфері.
Қанның маңызды буферлік жүйесін ақуызды заттар
құрайды. Олар амфотерлік қасиеттерінің арқасында, қанға негіз көп түскенде
қышқыл (протондар доноры) сияқты, ал қанда қышқыл мөлшерден артық болса,
кіріктірілген негіз (протондар акцепторы) сияқты әрекет етеді. Ақуызды
буферлік жүйелер бикарбонатты және фосфатты буферлік жүйелерден әлдеқайда
қуаттырақ.
Гемоглобинді буфер.
Қандағы барлық буферлік сыйымдылықтың 75% - і гемаглобинді буфердің
үлесіне тиеді. Бұл эритроциттердегі гемоглобиннің жоғары концентрациясына,
сол сияқты ондағы гистидиннің салыстырмалы түрде жоғары мөлшеріне
байланысты. Гемаглобиндік буфер ерекшелігі неде? Гемаглобиннің қышқылдығы
оның оттегін қаншалық дәрежеде байланыстыруына тәуелді. Оттексіз
гемоглобинді дезоксигемоглобин деп, ал оттек байланысқан гемаглобинді -
оксигемаглобин деп атауға келісілген. рН - тың қалыпты мәндерінде
оксигемаглобин дезоксигемаглобинге қарағанда к.үшті қышқыл.
Дезоксигемаглобин бұл яғни, гемаглобиндік буфер кіріктірілген қышқылдық -
негіздік жұп - оксигемаглобин (НВО2) мен дезоксигемаглобиннен (НВ) тұрады.
Н+ акцепторы ретінде дезоксигемаглобиннің қасиеті мынаған байланысты:
оксигемаглобин ұлпаларда оттегінен босап, гистидиндегі имидазольдік топтың
Н+ иондарына тартылуы арқасында, сутек иондарын қосып алу қабілетіне ие
болады. Ал веналық қанның ұлпаларында СО2 бөлінуінің нәтижесінде сутек
иондарының қорлануыбайқалады. Оттегін сіңіргенде өкпеде кері үрдіс өтеді.
Енді оксигемаглобин ННВО2 (Н атомы диссоциациялану ыңғайлы болу үшін
енгізілді) НСО3- қатысында бикарбонат ионды бейтараптап, қышқыл ролінде
әрекеттеседі.
Көмір қышқылы карбоангидразаның әсерінен Н2О мен СО2 - ге ыдырайды,
қанның рН - ы өзгермейді, өйткені СО2 плазмаға өтіп, содан соң өкпе арқылы
ауаға шығады:
ННВО2 + Н2СО3 ↔ НВО2- + Н+ + НСО3- ↔ НВО2- + + Н2СО3
Буферлік жүйенің маңызы.
Барлық буферлік жүйелер ұлпалардағы қышқылды - негіздік тепе -
теңдіктерді реттейді. Ағзадағы бірқатар патологиялық ауытқулардан қанда
қышқылдар мен негіздердің біраз мөлшері жиналып қалады. Мысалы, қалыпты
жағдайдың өзінде адам ағзасында тәуелділігіне 20 - 30 л. 1н. НСl түзіледі
екен. Қышқыл заттар жинақталып қалса, қанның рН мөлшері төмендейді (рН
7,38). Бұл күй ацидоз деп аталады. Қанда негіздік заттардың жинақталып
қалуы қанның рН мәнінің көбеюіне әкеледі. (рН 7,42), бұл алкалоз деп
аталады. Қандағы буферлік жүйелердің механизмдерінің, сондай - ақ ағзаның
тыныс алу мен бөліп шығару функцияларының арқасында рН - тың қандай да бір
бағытқа ауытқуы байқалмайды. Лимфа рН = 7,4 - 9 болатын сілтілік реакция
көрсетеді. Дені сау адамда оның мөлшері 1 - 2 г.
Омыртқалылардың қанында, жасуша мен жасуша сыртындағы сұйықтықтарында
әрқашан рН мәні тұрақты, өйткені бұл қалыпты өмір сүрудің негізгі
шарттарының бірі. Тіпті аздаған қышқылдану (ацидоз) немесе сілтілену
(алкалоз) ағзаның өліміне әкелуі мүмкін. Ацидоз бронхит, қан айналымының
жеткіліксіздігі, өкпе ісігі, пневмония, диабет, безгек (лихорадка), бүйрек
пен ішек қабынуы ауруларында байқалады.
Алкалоз таза оттегімен дем алғанда (немесе өкпедегі гипервинтиляцияда),
анемияда, СО - мен уланғанда, истерияда, ми ісігінде, ас содасы немесе
минералды суларды шектен тыс қолданғанда, диуретикалық дәрілерді
пайдаланғанда байқалады. Артериялық қанның рН - ы 7,37 - 7,45 аралығында,
ал веналық қанның рН - ы 7,34 - 7,43 аралығында болу керек. Әртүрлі
микроағзалар да қышқылдық ортаға тым сезімтал келеді, яғни қышқылды ортаға
төзе алмайды. Сондықтан өнімдерді консервлеуде (маринадтағанда, тұздағанда)
әлбетте қышқыл ерітінділерді пайдаланады. Яғни оларға сірке қышқылын немесе
басқа да ас қышқылдарын қосады.
Ағзаның жасушаларында рН мәні 7 шамасында, ал жасуша сыртындағы сұйықта
- 7,4. Жасуша сыртында орналасқан жүйке тамырларының ұштары рН өзгерісіне
өте сезімтал келеді. Ұлпалардың механикалық немесе термиялық
жарақаттануынан жасуша қабырғалары зақымданады да, оның ішіндегі заттардың
бәрі сыртқа шығып, жүйке тамырларының ұштарына тиеді. Нәтижесінде адам
ауруды сезеді. Скандинавиялық зерттеуші Олаф Линдал мынандай тәжірибе
жасаған: адамның терісінің астына инесіз инъектор арқылы жасушаны
зақымдамай, жүйке ұштарына әсер ететіндей етіп, ерітіндінің өте күшті
ауруды сезген. Жүйке ұштарына шағатын жәндіктер мен қалақай өсімдігі
тигенде тері астына шашырататын құмырсқа қышқылы да сол сияқты әсер етеді,
адам ашып ауырғанда сезеді. Кейбір қабыну ауруларында адамның ауруды
сезінуі, ал кейде сезінбеуіұлпалардағы рН мәнінің әртүрлі болуымен
түсіндіріледі.
Тері астына таза су жібергенде, адамның ерекше күшті ауырғанды сезіну
қызық болып шықты. Бір қарағанда түсініксіздеу көрінген бұл құбылыс
осмостық қысымға байланысты екені анықталды. Таза сумен жанасқан жасуша
осмостық қысым әсерінен жарылып, ішіндегі заттар сыртқа шығады да, жүйке
ұштарына әсер етеді.
Орта рН - ының ақуыздарға әсері.
Ақуыздар - белгілікті қарапайым құрауым бөліктерінің қатал тәртәппен
орналасуымен сипатталатын гидролизге ұшырағанда амин қышқылдарына дейін
ыдырайтын жоғары молекулалы қосылыстар.
Ақуыздар - амфотерлік электролиттер, олардың молекулаларында қышқылдық
та, негіздік те топтар кездеседі. Ақуыздардың қышқылдық - негіздік
қасиеттері, негізінен, ионизациялануға бейім амин қышқылдарының бүйір
радикалдарымен анықталады. Шеткі NН2 - мен СООН - топтарының қосатын
үлестері шамалы. Ақуыз құрамындағы амин қышқылдарының бүйір радикалдарының
рК шамасы бос амин қышқылдарының бүйір радикалдарының рК шамасынан
аздап ерекшеленеді. Өйткені ақуыз құрамындағы топтардың ионизациялану
дәрежесі көрші орналасқан бүйір радикалдардың табиғатына, яғни
электростатикалық қоршауға тәуелді.
Ақуыздардағы диссоциацияланатын топтардың молекулада ортаның рН - ына
тәуелді болатын белгілі бір жинақтық зарядтың тууына жағдай жасайды.
Табиғи ақуыздардың көпшілігі қышқылдық ақуыздарға жатады. Өйткені
олардың құрамында дикарбон қышқылдары көп. Сондықтан рН - тың бейтарап
ортаға жақын мәндерінде, цитоплазма сияқты, тұтас алғанда, теріс зарядқа ие
болады.
Диссоциацияланатын бүйір радикалдары бар амин қышқылдары барлық
ақуыздардың құрамына кіреді, олар, көпшілік жағдайда глобуланың бетінде
орналасып, сонымен молекуланың бүтіндей алғанда, гидрофильдігін, сонымен
қатар ақуыз молекулаларының басқа да физико - химиялық қасиеттерін
анықтайды. Молекуланың сыртқы бетінде зарядтардың таралуы біркелкі емес,
оның әртүрлі аудандары қарама - қарсы зарядтарға ие болуы мүмкін. Ол
зарядтар су дипольдарымен тұрақтандырылып тұрады.
Ортаның рН мәнінің өзгеруі (ауытқуы) радикалдардың диссоциациялану
сипатының өзгеруіне, молекуланың беттік зарядтарының қацта таралуына әкеліп
соғады, ал оның нәтижесі ақуыздың кеңістік құрылымының өзгеруі мен
биологиялық белсенділік дәрежесінің өзгеруі болып табылады.
Көптеген диссоциацияланатын нүктелердің болуы ақуыз молекулаларының
шағын иондармен (металл иондарымен), басқа да зарядталған молекулалармен
әрекеттесуін анықтайды, ал олар ақуыз өмір сүру үшін өте маңызды.
Ақуыздардың катиондармен де, аниондармен де әрекеттесу қабілетінің болуы
биологиялық маңыздылық болып есептеледі. Мысалы, барлық биологиялық
процестерде ақуыздардың кальций катионын байланыстыру қабілеті маңызды роль
атқарады, өйткені оның метаболиттік үрдістерді реттеуге тікелей қатысы бар.
Әр ақуыздың молекуладағы оң және теріс зарядтары бірін - бірі
теңестіретіндей өзіне тән белсенді реакциялық ортасы болады. Ақуыздың
жинақтық заряды болмайтын және ол электр өрісінде қозғалмайтын рН мәні
изоэлектрлік нүкте (ИЭН) деп аталады. Ол рJ деп белгіленеді. ИЭН мәні
ақуыздың ерітіндісін қышқылдық - негіздік титрлеу нәтижесінде тұрғызылған
қасық (график) бойынша анықталады. Төменде кейбір ақуыздардың ИЭН
келтірілген:
Ақуыз рJ
Пепсин 1,0
Уреаза 5,1
Каталоза 5,6
Рибонуклеаза7,8
Лизоцим 11,0
Ақуыздың ИЭН сай келетін рН мәні оның иогендік топтарының санымен және
олардың диссоциациялану константасының (рК) шамасымен анықталады. Егер
ақуыз құрамында болса, ИЭН 7 болады. Егер ақуыздың көп бөлігі қышқылдық
аминқышқылдарынан тұратын болса, ИЭН ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
УДК 546
М. Қозыбаев атындағы Солтүстік Қазақстан мемлекеттік университетінің
оқу - әдістемелік кеңесінің шешімімен басылады. Протокол №
____ ______________ 2005 ж.
Рецензиет:
х. ғ. к. Сабиева К. У.
Аубакирова Г. Б., Омарова С. С., Башкирцева Н. В., Жолболсынова А. С.
Сутектік көрсеткіш оқу - әдістемелік құрал . Петропавл М. Қозыбаев
атындағы СҚМУ, 2005 ж.- - 43 б.
Ұсынылып отырған оқу-әдістемелік құрал жоғарғы оқу орындарының
студенттері мен оқытушыларға арналған практикалық және семинар
сабақтарында пайдаланатын, сондай-ақ студенттердің өздік дайындықтарда
қолданатын көмекші әдебиет болып табылады. Сутектік көрсеткіш туралы жан-
жақты теориялық түсінік беріліп, есеп шығару үлгілері мен шығарылатын
есептер келтірілген.
© Әубәкірова Г.Б.
Омарова С. С.
Башкирцева Н. В.
Жолболсынова А. С.
2005.
© М. Қозыбаев атындағы СҚМУ,2005.
Мазмұны
1. Сутектік көрсеткіштің мәнін анықтау.
2. Буферлік жүйелер.
3. Сутектік көрсеткіштің әсері.
• Қанға
• Ақуыздарға
• Ферменттерге
• Топыраққа
• Дәнді - дақылдарға
4. рН анықтаудың әртүрлі әдістері.
5. Есеп шығару үлгілері.
6. Есептер.
7. Қосымша.
8. Қолданылған әдебиеттер тізімі.
1. Сутектік көрсеткіштің мәнін анықтау.
Сутектік көрсеткіш - ерітінділердегі сутек иондарының концентрациясын
немесе сутек иондарының белсенділігін сипаттайтын шама. Сутектік көрсеткіш
рН деп белгіленедіОл сан мәні жағынан осы концентрацияның немесе
белсенділіктің теріс таңбалы ондық логарифміне тең: рН = lgСн+;
Сн+ - сутек иондарының концентрациясы. Өлшем бірлігі - грамм -
иондарының литрге қатынасы (г-ионл). Судағы сутек иондарының
концентрациясын судың электролиттік диссоциациялану теңдеуінен (1) тепе -
теңдік тұрақтысының мәні (1а) арқылы анықтауға болады:
Н2О = Н+ + ОН- (1)
КД тепе - теңдік = Сн+ · СОН-СН2О (1а)
Сн+ - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған сутек иондарының
концентрациясы.
СОН- - грамм - иондардың литрге қатынасымен алынған гидроксил -
иондарының концентрациясы.
Судың диссоциалану дәрежесі өте аз болғандықтан, айтарлықтай түзету
енгізбей - ақ диссоциаланбаған су молекулаларының концентрациясын тұрақты
деп есептеуге болады. Сонда (1а) теңдеуін: КД тепе - теңдік · СН2О = Сн+ ·
СОН-
КД тепе - теңдік · СН2О = Кс → Кс = Сн+ · СОН- (1б) деп жазуға
болады.
Кс - судың иондық көбейтіндісі деп аталады. Ол белгілі бір температура
үшін әрқашан сан мәні 10-14 тең тұрақты шама болып есептеледі.
Судың диссоциалануы (1) сырттан жылу сіңіре жүреді (13600 калмоль
мөлшерінде), сондықтан температураның жоғарылауы тепе - теңдікті оңға қарай
ығыстырады, яғни судың диссоциалану дәрнежесі артады.
Бір - бірімен байланыссыз әртүрлі әдістермен анықталған судың
диссоциалану тұрақтылары (КД) мен судың иондық көбейтінділері (Кс)
мәндерінің арасында жақсы сәйкестік байқалады.
Мына төмендегі кестеде судың иондық көбейтіндісі (Кс), судағы сутек пен
гидроксил иондарының концентрациялары (Сн+ пен СОН-) және судың сутектік
көрсеткішінің (рН) әртүрлі температурадағы мәндері берілген:
Кесте 1
t0С Кс Сн+ = СОН-рН
0 1,139 · 3,380 · 7,972
10-15 10-8
18 5,702 · 7,640 · 7,117
10-15 10-8
25 1,008 · 1,004 · 6,999
10-14 10-7
50 5,474 · 2,339 · 6,631
10-14 10-7
100 5,900 7,700 · 6,120
10-13 10-7
Көбінесе температура 250С болғандағы Кс мәнін пайдаланады. Кестеден t =
250С таза судағы немесе кез келген бейтарап сулы ортадағы Сн+ = СОН- = √Кс
= 1,004 · 10-7, рН = lgСн+, яғни рН = 6,999 тең екенін көреміз.
Қышқылдар мен негіздер ерітінділерінде Сн+ пен СОН- тең болмайды, бірақ
кез келген жағдайда (1б) теңдеуінен көрініп тұрғандай, бұл екі
концентрацияның арасындағы кері пропорционалдық сақұталады. Яғни, кез
келген сутек иондарының концентрациясының (Сн+) көбеюі соған сәйкес
гидроксил иондарының концентрациясының (СОН-) азаюына әкеліп соқтыралды
және керісінше. Берілген бір температурада рН - ты есептеу үшін (1б)
теңдеуінен шығатын рН = lgСОН- - lgКс (2) өрнегін пайдалануға болады.
Сонымен, Сн+ пен СОН- мәндері бір - бірімен тығыз байланысты дедік.
Егер ерітіндідегі Сн+ = 10-12 болса, онда СОН- = 10-14 : 10-12, яғни рОН =
lg(-14) - [-lg(-12)] = 14 - 12 = 2, ал рН = 14 - 2 = 12 болар еді. Немесе,
бірден 2 - теңдеу бойынша рН = lg(-2) - lg(-14) = -2 + 14 = 12(сілтілік
орта) анықталады.
Сулы ерітінділерде сутек иондары гидроксоний иондарын (Н3О+) түзіп,
гидраттанғанкүйде болады. Бір негізді
күшті қышқылдардың бір молярлы ерітінділерінде Сн3О+ = 1 г-
ионл, ал СН+ = 10-13 г-ионл болатындығы есептелген.
Н+ пен ОН- иондарының мөлшері бірдей сулы ерітінділер бейтарап ерітінді
деп аталады, олардың сутектік көрсеткіші рН = 7,0. Сутек иондары гидроксил
иондарынан көп ерітінді қышқылдық ерітінді деп аталады, оның рН7,0. Егер
ерітіндінің рН7,0 болса, ол ерітінді сілтілік ерітінді деп аталады.
Неғұрлым ерітіндінің рН көрсеткіші аз болса, соғұрлым сутек иондары көп,
ерітінді қышқылырақ болады.
рН шамасының өзіндік маңызды ерекшелігін есте сақтау қажет: ол -
арифметикалық емес, логарифмдік шама. Сондықтан, рН көрсеткіштерінің
айырмасы 1 - ге тең болатын екі ерітінді берілсе, онда бір ерітіндідегі СН+
екінші ерітіндідегі сутек иондарының концентрациясынан 10 есе көп деген
сөз.
Сутек иондарының концентрациясын сутектік көрсеткіш арқылы анықтауды
біле отырып, енді барлық ерітінділердегі реакциялық ортаны күшті
ұқышқылдықтан бастап, бейтарап орта арқылы күшті сілтілікке дейін рН - тың
біртұтас деңгейлік көрсеткіші (шкала) арқылы өрнектей аламыз:
Кесте 2
100 10-10-2
1
0 1 2 3 4
Биологиялық және химиялық үрдістерде басқа иондарға қарағанда сутек
иондары ерекше орын алады. Мысалы, ақұлпа тіршілігіндегі құрылым мен
химиялық заттардың ыдырауына көмектесетін ферменттердің белсенділігі
тікелей сутек иондарының концентрациясынатәуелді. Әрбір фермент өзінің
әрекет етуіне өолайлы болатын белгілі бір рН шамасын қажет етеді.
Микроағзалардың өмір сүруінде сутек иондары концентрациясының маңызы
зор. Мысалы, дифтерия микробы рН =7,3 - 7,6 аралығында, ал ішек таяқшалары
микробы рН =6 - 7 болғанда өте жақсы дамитындығы анықталған.
Топырақтағы микроағзалардың тірлігі де рН көрсеткішіне тікелей
байланысты. Мысалы, азоттың микробтармен фиксациясы рН = 7,2 болатын
топырақта белсенді өтетіні байқалды.
Топырақтың рН көрсеткішінің жоғары деңгейлі өсімдіктерге де әсері
әртүрлі. Мысалы: сұлы, шалқан, картолп, қара бидай шамамен рН = 5 бо латын
топырақта өссе, көп өнім береді, ал бидай, ешмен , қызылша, люцерна
бейтарап орталы, немесе тіпті әлсіз сілтілік орталы топырақта жақсы өсіп -
өнеді.
Шалғындықтарда өсіп тұрған өсімдіктердің құрамына қарап та топырақтың
рН - ын анықтауға болады. Мысалы: өгейшөп көп өскен жердің рн - ы 7,5 - 7,9
аралығында, осока көп өскен болса, ол жердің топырағының рН = 4,5 - 4,9, ал
щучки өскен жерде рН = 3,5 - 3,9 т. б.
Ортаның рН - ын қолдан өзгерту арқылы, яғни топыраққа әктас немесе
суперфосфат қосу арқылы, топырақтың бактериялық құрамыне өзгертуге, әрі
керекті деңгейде ұстап отыруға болады.
Сутек иондарының концентрациясы жануарлар мен адам ағзаларының
функционалдық қызметтеріне үлкен әсерін тигізеді.
Сутек иондарының концентрациясы заттар менерітінділердің негізгі физико
- химиялық қасиеттеріне: ерігіштік, сүзілу, беттік керілу, қоюлану,
тұрақтылық, осмостық қысым, ісіну және т. б. Қасиеттеріне әсер етеді.
Міне, сондықтан да сутек иондарының концентрациясын анықтау химияның
барлық салаларында, биологияда, физиологияда, бактериологияда, медицинада,
ауыл шарукашылығында және техникада өз қолданылымын тауып отыр.
2. Буферлік жүйелер
Әлсіз қышқылдық немесе әлсіз сілтілік реакциялар көрсететін күшті
қышқылдар мен негіздердің сұйытылған ерітінділері рН тұрақсыздығымен
сипатталады. Қышқылдар мен сілтілердің сұйытылған ерітінділеріне
атмосферадан түсетіән аздаған шаң - тозаң немесе шыныдан тұздардың
сілтіленуі ерітінділердің рН шамасын айтарлықтай өзгерте алады. рН қажетті
мәнінде ұстап тұруға, ерітіндінің рН шамасы реакция шарттары өзгерген
жағдайда да айтарлықтайығыспай, сол мәнінде өзгермей қалуы буферлік
ерітінділерді қолдану арқылы мүмкін болады (буфер деген ағылшынның “buff”
- дүмпуді жұмсарту сөзінен шыққан). Ондай ерітінділер, көбінесе, әлсіз
қышқыл мен оның тұздарының қоспасы немесе әлсіз негіз бен оның тұздарының
қоспасы немесе әлсіз негіз бен оның тұздарының қоспасы болып келеді.
Буферлік сыйымдылық - буферлік ерітінділердің рН - ын өзгертуге тырысқан
әсерлерге қарсы тұру аралықтарының шегі.
Егер , мысалы үшін, сірке қышқылы мен оның тұзының (натрий ацетатының -
СН3СООNа) қоспасын алсақ, онда бұл ерітінді рН мәнін салыстырмалы түрде
ұзақ уақыт тұрақты етіп ұстай алады. Қоспаны қышқылдандырып көрейік, ондай
кезде ацетат - иондар Н+ артық мөлшерін байланыстырады да, аз
диссоциаланатын сірке қышқылы түзіледі, рН өзгеріссіз қалады. Ал егер
ерітіндіге ОН- артық мөлшерін қоссақ, онда
гидроксид - иондары сірке қышқылымен бейтараптанады да, тағы да рН
өзгеріссіз қалады. Басқа буферлік ерітінділер де дәл осындай қасиет
көрсетеді. Буферлік ерітінділердің әрқайсысы рН - тың өзіне тән белгілі бір
мәнін сақтайды. Буферлік жүйенің осы қасиетін буферлік әрекет деп атайды.
Тап осындай әрекетті фосфор қышқылының тұздары мен әлсіз органикалық
қышқылдар (қымыздық, шарап, лимон, фталь т. б.) да көрсетеді. Буферлік
ерітінділердегі рН нақты мәні оның құрам бөлігінің компонент
концентрациясына тәуелді. Яғни, ацетатты буфер ерітіндінің рН - ын 3,8 -
6,3 аралығында ұстап тұруға жағдай жасайды; фосфаттық буфер (КН2РО4 пен
Nа2НРО4 қоспасы) - 4,8 - 7,0; бораттық (Nа2В4О7 мен NаОН қоспасы) - 9,2 -
11,0 аралығында рН сақтап тұрады. Буферлік әрекет көрсете алатын
ерітінділер буферлік қоспалар немесе буферлік жүйелер деп аталады. Олар
әлсіз қышқылдар мен олардың тұздарының күшті қышқылдармен қоспаларынан
тұрады.
Көптеген табиғи сұйықтар буферлік қасиет көрсетеді. Мысалы, мұхит
суларының буферлік қасиеті көмір қышқыл газы мен гидрокарбонат иондарының
(НСО3-) еруіне негізделген. Гидрокарбонат - иондарының түзілу көзі СО2
басқа, мұхиттардағы әктас түрінде, бор түрінде және қабықша түрінде тұнған
көп мөлшердегі кальций карбонаты. Мұхит өсімдіктерінің (планктонның)
фотосинтетикалық әрекеті атмосфераны оттегімен байыта отырып, ортаның рН -
ын жоғарлатуына әкеп соқтырады.
Ол Ле Шателье принципіне сәйкес еріген көмір қышқыл газын сіңірген
кездегі тепе - теңдіктің ығысуы бойынша өтеді:
2Н+ + СО32- ↔ Н+ + НСО3- ↔ Н2СО3 ↔ Н2О + СО2. Фотосинтез кезінде:Н2О +
СО2 + hv → 1n (СН2О)n + О2 ерітіндіден СО2 жұмсалып кетіп отырады да, тепе
- теңдік оңға қарай ығысады яғни орта негіздік ортаға айналады.
Ағза жасушаларында СО2 гидратациясы карбоангидраза ферментімен
жылдамдатылады (катализ). Жасуша сұйықтығы мен қан да табиғи буферлік
ерітінділерге мысал бола алады.
Қанда шамамен 0,025 мольл көмір қышқыл газы болады, оның мөлшері
еркектерде әйелдерге қарағанда ~ 5% - ке көп. Гидрокарбонат - иондарының
концентрациясы да шамамен сондай ( олар да еркектерде көп) болады.
Буферлік қоспалардың жұмыс істеу механизмін ацетаттық қоспаны
мысалғаала отырып, қарастырып көрейік. Ацетатты қоспа - сірке қышқылы мен
оның натрий тұзы бар ерітінді.
Ерітіндіде сірке қышқылы төмендегідей тепе - теңдікте болады:
СН3СООН ↔ СН3СОО- + Н+; (а)
Оның диссоциациялану тұрақтысы:
Ка = [СН3СОО-][Н+][СН3СООН]; (б)
Осыдан сутек иондарының концентрациясын анықтасақ:
[Н+] = Ка = [СН3СООН][СН3СОО-]; (в)
Сірке қышқылының электролиттік диссоциациялану дәрежесі өте аз,
сондықтан ерітіндіде оның диссоциацияланбаған молекулалары көп болады.
Сірке қышқылының сулы ерітіндісіне сулы ерітінділерде толығымен Nа+ және
СН3СОО- иондарына ыдырайтын натрий ацетатын қосу сірке қышқылының
диссоциациясын соншалықты төмендетеді де, диссоциацияланбаған
молекулалардың концентрациясы сірке қышқылының ерітіндідегі жалпы
концентрациясымен бірдей болады. Оны Сқышқыл деп белгілейді. Сонда (в)
өрнегіндегі [СН3СООН] мәні Сқышқыл деп белгіленеді. Әрі қарай, сірке
қышқылының диссоциациясы толық тоқтауына байланысты ацетат - иондарының
[СН3СОО-] концентрациясы жобамен ерітіндідегі тұздың жалпы концентрациясына
жақындайды, оны Стұз деп белгілейді. Өйткені, СН3СОО- иондары іс жүзінде
тек СН3СООNа тұзының диссоциациялануы нәтижесінде (ал сірке қышқылы оның
натрий тұзы қатысында диссоциацияға өте аз мөлшерде ұшырайтындықтан, оны
жоққа шығарып тастаймыз) ғанатүзіледі.
Сондықтан, (в) өрнегіндегі [СН3СООН] пен [СН3СОО-] алмастырғанда:
[Н+] = Ка · Сқышқ.Стұз; (1)
Осындай талдауды әлсіз негіз бен оның, тұзының күшті қышқылмен
қоспасына жүргізе отырып, төмендегі өрнекті аламыз:
[ОН-] = Ка · СнегізСтұз; (2)
Қышқылдық электролиттік диссоциациялану константасы К берілген
жағдайларда тұрақты екендігі ескере отырып, (1) өрнек бойынша иондардың
концентрациясы тек қана буферлік қоспа дайындауға алынған қышқыл мен тұздың
концентрацияларының қатынасына ғана байланысты, концентрациялардың
абсолюттік мәніне байланыссыз екенін көреміз. Осының салдарынан, буферлік
ерітінділерді сұйылтқанда, сутек иондарының концентрациясы өзгеріссіз қалуы
керек. Солай болады да.
Бірақ шын мәнінде өте күшті сұйылтқанда, буфер ерітіндінің рН мәні
шамалыөзгереді: тұздың диссоциациялануынан түзілген иондардың арасында
өзара әрекеттесу жүретіні белгілі. Ол белсенділік коэффициентімен
анықталады. Сұйытылған ерітінділер үшін белсенділік коэффициенті
диссоциациялану дәрежесіне (α) жуықтайды, сондықтан (1) және (2) өрнектерін
төмендегідей жазуға болады:
[Н+] = Ка · Сқышқ.Стұз · α; (1а)
[ОН-] = Ка · СнегізСтұз · α; (2а)
Ацетатты буферлік қоспасының рН мәніне сұйылтудың әсері.
Кесте
3
КөрсеткіштерҚышқыл мен тұздың концентрациясы
(г-квл)
0,1 0,01 0,001
αСН3СООН 0,79 0,87 1,00
αН+ 2,36 · 10-5 2,14 · 10-5 1,8 · 10-5
рН 4,62 4,67 4,74
Кестеден көріп отырғанымыздай, өте күшті сұйылтудан буферлік
ерітіндінің рН мәні біршама жоғарылайды. Бірақ сутекиондарының
концентрациясын екінші ондық таңбадан артық дәлдікпен анықтау өте сирек
жүргізілетіндіктен, буферлік ерітінділермен жұмыс істегенде, тұздың
диссоциациялану дәрежесін ескермей (әсіресе, аздаған сұйылтулар үшін) (1а)
және (2а) өрнектерін қолдануға болады.
Тек қана қышқыл (немесе тек қана негіз) ерітінділерінен буферлік
ерітінділердің айырмашылығы - олар сутек иондарының концентрациясының
белгілі бір бағытқа қарай өзгеруіне мүмкіндік бермеуі. Шынында, егер
ацетатты қоспаға тұз қышқылын қоссақ, онда тұз қышқылы натрий ацетатымен
натрий хлоридін және әлсіз сірке қышқылын түзеді:Н+ + Cl- + Nа+ + СН3СОО- =
Nа+ + Cl- + СН3СООН.
Буферлік қоспа сутектік көрсеткіштің тұрақтылығын тек қана егер
ерітіндіге қосылатын күшті қышқыл немесе күшті негіздің мөлшері белгілі бір
шекті шамадан аспаған жағдайда ғана ұстап тұра алады. Буферлік әсердің
байқалу шегін буферлік сыйымдылық деп атау енгізілген. Буферлік сыйымдылық
сандық мәні (В) рН мәнін бір бірлікке өзгерту үшін 1 л. қышқылдың (күшті
негіздің) грамм - эквивалент санымен анықталады және төмендегі теңдеумен
өрнектеледі:
В = г -эквлрН2 - рН1; (3), мұндағы: г - эквл - буферлік
ерітіндіге қосылған қышқыл немесе сілтінің грамм - эквивалент саны, ал рН2
- рН1 = 1.
Буферлік сыйымдылықтың шамасы: 1) буферлік қоспаның құрам бөліктерінің
концентрациясына және 2) осы концентрациялардың ара қатынастарына
байланысты. Буферлік қоспаның құрам бөліктерінің концентрацияларының артуы
көмектесіп, рН мәнін тұрақты ұстап тұруға қорды (резервті) көбейтеді.
Кез келген буферлік қоспаның буферлік жылдамдығы, оның құрам
бөліктерінің эквиваленттік концентрацияларында ең жоғарғы шамаға жетеді:
Стұз = Сқышқыл немесе Стұз = Снегіз
Мұндай буферлік ерітіндіде сутек иондарының концентрациясы
диссоциациялану константасына тең болады:
[Н+] = К немесе рН = рК
[Н+] = К болатын буферлік ерітіндіде сутек иондарының г-экв. белгілі
мөлшерінің бөлшектің бөлімінен алымына немесе керісінше ауысуынан берілген
жағдайларға Сқышқыл: Стұз қатынасының ең аз мәнге ие болуымен анықталады.
Сонымен, буферлік қоспалар төмендегідей қасиеттерге ие:
1. Буферлік қоспалардағы сутек иондарының концентрациясы оны
сұйылтқанда айтарлықтай өзгере қоймайды;
2. Буферлік қоспаларға аздаған мөлшерде күшті қышқыл немесе сілті
қосқаннан ондағы сутек иондарының концентрациясы (ерітіндінің
буферлік сыйымдылығының шегінде) өте аз шамаға өзгереді.
3. Буферлік сыйымдылықтың шамасы буферлік қоспаның құрам
бөліктерінің концентрацияларына және сол концентрациялардың өзара
қатынасына байланысты. Буферлік қоспаның құрам бөліктерінің
концентрациялары артқан сайын оның буферлік сыйымдылығы да
көбейеді.
Ең жоғарғы буферлік әсер қышқыл мен тұз ерітіндіде эквиваленттік
мөлшерде болған жағдайда көрінеді.
Буферлік қоспалар тірі ағзалар үшін маңызды роль атқарады. Олар қан мен
ұлпалардағы рН тұрақтылығын қамтамассыз етеді. Қанның буферлік қоспасы
NаНСО пен СО тұратын карбонатты қоспа, сол сияқты жартылай шамалы
дигидрофосфат пен гидрофосфаттан (NаНРО + + NаНРО) тұратын фосфатты
қоспа, ақуыздың буферлік қоспасы - гемоглобин, альбуниндер, глобулиндер
және т. б. Ағзалар үшін сыртқы орта ерітінділерінің рН тұрақтылығы да өте
мңызды.
Қанда әртүрлі буферлік жүйелер кездеседі. Олардың өте тиімділері
төртеу: бикарбонатты, фосфатты, гемоглобинді және ақуызды(плазма).
Бикарбонатты буфер.
СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3-
Бұл буферлік жүйе әлсіз көмір қышқылынан (ол СО2 гидротациялануынан
түзіледі) және тіркескен негіз бикарбонаттан тұрады.
Қан плазмасына Н+ түскенде, ондағы көмір қышқылының концентрациясы
артады, ал ол СО2 мөлшерінің көбеюіне әкеледі. Нәтижесінде дем алу күшейіп,
СО2 артық мөлшері өкпе арқылы шығарылады. ОН- концентрациясы көбейгенде,
бұл процесс кері бағытта жүреді. Бұл кезде Н+ мөлшері азаяды да, Н2СО3 Н+
пен НСО3- түзіпдиссоциаланады. Ал бұл процесс өкпедегі СО2 газының плазмада
еруімен бірге жүреді.
Қанның жалпы буферлік сыйымдылығын құруда бикарбонатты жүйе үлкен роль
атқарады. Өйткені бұл жүйенің буферлік тиімділігі алумен тығыз байланыста
болу себепті айтарлықтай артады.
Фосфатты буфер.
Фосфатты буферлік жүйе қанның бейорганикалық фосфаттарынан құралған.
Ондағы кіріктірілген қышқылды - негіздік жұпты бірнегізді фосфат Н2РО4-
(қышқыл ролінде)пен екінегізді фосфат НРО42- (негіз ролінде) құрайлды.
Н+ иондары көбейгенде қанда жүрген НРО42- акцептор ролінде (негіз)
протондарды қосып алып, Н2РО4- түзеді:
НРО42- + Н+ ↔ Н2РО4-
ОН- иондары көбейсе, Н2РО4- донорлық қасиет көрсетіп, ОН- иондарын
байланыстыруға керекті протондар бөледі:
Н2РО4- + ОН- ↔ НРО42- + Н+ + ОН- ↔ НРО42- + Н2О
Қан плазмасының ақуызды буфері.
Қанның маңызды буферлік жүйесін ақуызды заттар
құрайды. Олар амфотерлік қасиеттерінің арқасында, қанға негіз көп түскенде
қышқыл (протондар доноры) сияқты, ал қанда қышқыл мөлшерден артық болса,
кіріктірілген негіз (протондар акцепторы) сияқты әрекет етеді. Ақуызды
буферлік жүйелер бикарбонатты және фосфатты буферлік жүйелерден әлдеқайда
қуаттырақ.
Гемоглобинді буфер.
Қандағы барлық буферлік сыйымдылықтың 75% - і гемаглобинді буфердің
үлесіне тиеді. Бұл эритроциттердегі гемоглобиннің жоғары концентрациясына,
сол сияқты ондағы гистидиннің салыстырмалы түрде жоғары мөлшеріне
байланысты. Гемаглобиндік буфер ерекшелігі неде? Гемаглобиннің қышқылдығы
оның оттегін қаншалық дәрежеде байланыстыруына тәуелді. Оттексіз
гемоглобинді дезоксигемоглобин деп, ал оттек байланысқан гемаглобинді -
оксигемаглобин деп атауға келісілген. рН - тың қалыпты мәндерінде
оксигемаглобин дезоксигемаглобинге қарағанда к.үшті қышқыл.
Дезоксигемаглобин бұл яғни, гемаглобиндік буфер кіріктірілген қышқылдық -
негіздік жұп - оксигемаглобин (НВО2) мен дезоксигемаглобиннен (НВ) тұрады.
Н+ акцепторы ретінде дезоксигемаглобиннің қасиеті мынаған байланысты:
оксигемаглобин ұлпаларда оттегінен босап, гистидиндегі имидазольдік топтың
Н+ иондарына тартылуы арқасында, сутек иондарын қосып алу қабілетіне ие
болады. Ал веналық қанның ұлпаларында СО2 бөлінуінің нәтижесінде сутек
иондарының қорлануыбайқалады. Оттегін сіңіргенде өкпеде кері үрдіс өтеді.
Енді оксигемаглобин ННВО2 (Н атомы диссоциациялану ыңғайлы болу үшін
енгізілді) НСО3- қатысында бикарбонат ионды бейтараптап, қышқыл ролінде
әрекеттеседі.
Көмір қышқылы карбоангидразаның әсерінен Н2О мен СО2 - ге ыдырайды,
қанның рН - ы өзгермейді, өйткені СО2 плазмаға өтіп, содан соң өкпе арқылы
ауаға шығады:
ННВО2 + Н2СО3 ↔ НВО2- + Н+ + НСО3- ↔ НВО2- + + Н2СО3
Буферлік жүйенің маңызы.
Барлық буферлік жүйелер ұлпалардағы қышқылды - негіздік тепе -
теңдіктерді реттейді. Ағзадағы бірқатар патологиялық ауытқулардан қанда
қышқылдар мен негіздердің біраз мөлшері жиналып қалады. Мысалы, қалыпты
жағдайдың өзінде адам ағзасында тәуелділігіне 20 - 30 л. 1н. НСl түзіледі
екен. Қышқыл заттар жинақталып қалса, қанның рН мөлшері төмендейді (рН
7,38). Бұл күй ацидоз деп аталады. Қанда негіздік заттардың жинақталып
қалуы қанның рН мәнінің көбеюіне әкеледі. (рН 7,42), бұл алкалоз деп
аталады. Қандағы буферлік жүйелердің механизмдерінің, сондай - ақ ағзаның
тыныс алу мен бөліп шығару функцияларының арқасында рН - тың қандай да бір
бағытқа ауытқуы байқалмайды. Лимфа рН = 7,4 - 9 болатын сілтілік реакция
көрсетеді. Дені сау адамда оның мөлшері 1 - 2 г.
Омыртқалылардың қанында, жасуша мен жасуша сыртындағы сұйықтықтарында
әрқашан рН мәні тұрақты, өйткені бұл қалыпты өмір сүрудің негізгі
шарттарының бірі. Тіпті аздаған қышқылдану (ацидоз) немесе сілтілену
(алкалоз) ағзаның өліміне әкелуі мүмкін. Ацидоз бронхит, қан айналымының
жеткіліксіздігі, өкпе ісігі, пневмония, диабет, безгек (лихорадка), бүйрек
пен ішек қабынуы ауруларында байқалады.
Алкалоз таза оттегімен дем алғанда (немесе өкпедегі гипервинтиляцияда),
анемияда, СО - мен уланғанда, истерияда, ми ісігінде, ас содасы немесе
минералды суларды шектен тыс қолданғанда, диуретикалық дәрілерді
пайдаланғанда байқалады. Артериялық қанның рН - ы 7,37 - 7,45 аралығында,
ал веналық қанның рН - ы 7,34 - 7,43 аралығында болу керек. Әртүрлі
микроағзалар да қышқылдық ортаға тым сезімтал келеді, яғни қышқылды ортаға
төзе алмайды. Сондықтан өнімдерді консервлеуде (маринадтағанда, тұздағанда)
әлбетте қышқыл ерітінділерді пайдаланады. Яғни оларға сірке қышқылын немесе
басқа да ас қышқылдарын қосады.
Ағзаның жасушаларында рН мәні 7 шамасында, ал жасуша сыртындағы сұйықта
- 7,4. Жасуша сыртында орналасқан жүйке тамырларының ұштары рН өзгерісіне
өте сезімтал келеді. Ұлпалардың механикалық немесе термиялық
жарақаттануынан жасуша қабырғалары зақымданады да, оның ішіндегі заттардың
бәрі сыртқа шығып, жүйке тамырларының ұштарына тиеді. Нәтижесінде адам
ауруды сезеді. Скандинавиялық зерттеуші Олаф Линдал мынандай тәжірибе
жасаған: адамның терісінің астына инесіз инъектор арқылы жасушаны
зақымдамай, жүйке ұштарына әсер ететіндей етіп, ерітіндінің өте күшті
ауруды сезген. Жүйке ұштарына шағатын жәндіктер мен қалақай өсімдігі
тигенде тері астына шашырататын құмырсқа қышқылы да сол сияқты әсер етеді,
адам ашып ауырғанда сезеді. Кейбір қабыну ауруларында адамның ауруды
сезінуі, ал кейде сезінбеуіұлпалардағы рН мәнінің әртүрлі болуымен
түсіндіріледі.
Тері астына таза су жібергенде, адамның ерекше күшті ауырғанды сезіну
қызық болып шықты. Бір қарағанда түсініксіздеу көрінген бұл құбылыс
осмостық қысымға байланысты екені анықталды. Таза сумен жанасқан жасуша
осмостық қысым әсерінен жарылып, ішіндегі заттар сыртқа шығады да, жүйке
ұштарына әсер етеді.
Орта рН - ының ақуыздарға әсері.
Ақуыздар - белгілікті қарапайым құрауым бөліктерінің қатал тәртәппен
орналасуымен сипатталатын гидролизге ұшырағанда амин қышқылдарына дейін
ыдырайтын жоғары молекулалы қосылыстар.
Ақуыздар - амфотерлік электролиттер, олардың молекулаларында қышқылдық
та, негіздік те топтар кездеседі. Ақуыздардың қышқылдық - негіздік
қасиеттері, негізінен, ионизациялануға бейім амин қышқылдарының бүйір
радикалдарымен анықталады. Шеткі NН2 - мен СООН - топтарының қосатын
үлестері шамалы. Ақуыз құрамындағы амин қышқылдарының бүйір радикалдарының
рК шамасы бос амин қышқылдарының бүйір радикалдарының рК шамасынан
аздап ерекшеленеді. Өйткені ақуыз құрамындағы топтардың ионизациялану
дәрежесі көрші орналасқан бүйір радикалдардың табиғатына, яғни
электростатикалық қоршауға тәуелді.
Ақуыздардағы диссоциацияланатын топтардың молекулада ортаның рН - ына
тәуелді болатын белгілі бір жинақтық зарядтың тууына жағдай жасайды.
Табиғи ақуыздардың көпшілігі қышқылдық ақуыздарға жатады. Өйткені
олардың құрамында дикарбон қышқылдары көп. Сондықтан рН - тың бейтарап
ортаға жақын мәндерінде, цитоплазма сияқты, тұтас алғанда, теріс зарядқа ие
болады.
Диссоциацияланатын бүйір радикалдары бар амин қышқылдары барлық
ақуыздардың құрамына кіреді, олар, көпшілік жағдайда глобуланың бетінде
орналасып, сонымен молекуланың бүтіндей алғанда, гидрофильдігін, сонымен
қатар ақуыз молекулаларының басқа да физико - химиялық қасиеттерін
анықтайды. Молекуланың сыртқы бетінде зарядтардың таралуы біркелкі емес,
оның әртүрлі аудандары қарама - қарсы зарядтарға ие болуы мүмкін. Ол
зарядтар су дипольдарымен тұрақтандырылып тұрады.
Ортаның рН мәнінің өзгеруі (ауытқуы) радикалдардың диссоциациялану
сипатының өзгеруіне, молекуланың беттік зарядтарының қацта таралуына әкеліп
соғады, ал оның нәтижесі ақуыздың кеңістік құрылымының өзгеруі мен
биологиялық белсенділік дәрежесінің өзгеруі болып табылады.
Көптеген диссоциацияланатын нүктелердің болуы ақуыз молекулаларының
шағын иондармен (металл иондарымен), басқа да зарядталған молекулалармен
әрекеттесуін анықтайды, ал олар ақуыз өмір сүру үшін өте маңызды.
Ақуыздардың катиондармен де, аниондармен де әрекеттесу қабілетінің болуы
биологиялық маңыздылық болып есептеледі. Мысалы, барлық биологиялық
процестерде ақуыздардың кальций катионын байланыстыру қабілеті маңызды роль
атқарады, өйткені оның метаболиттік үрдістерді реттеуге тікелей қатысы бар.
Әр ақуыздың молекуладағы оң және теріс зарядтары бірін - бірі
теңестіретіндей өзіне тән белсенді реакциялық ортасы болады. Ақуыздың
жинақтық заряды болмайтын және ол электр өрісінде қозғалмайтын рН мәні
изоэлектрлік нүкте (ИЭН) деп аталады. Ол рJ деп белгіленеді. ИЭН мәні
ақуыздың ерітіндісін қышқылдық - негіздік титрлеу нәтижесінде тұрғызылған
қасық (график) бойынша анықталады. Төменде кейбір ақуыздардың ИЭН
келтірілген:
Ақуыз рJ
Пепсин 1,0
Уреаза 5,1
Каталоза 5,6
Рибонуклеаза7,8
Лизоцим 11,0
Ақуыздың ИЭН сай келетін рН мәні оның иогендік топтарының санымен және
олардың диссоциациялану константасының (рК) шамасымен анықталады. Егер
ақуыз құрамында болса, ИЭН 7 болады. Егер ақуыздың көп бөлігі қышқылдық
аминқышқылдарынан тұратын болса, ИЭН ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz