Τα ρυθμιστικά διαλύματα ως Δίδυμοι Πύργοι (Twins) Η Γαβρίλης

Έστω.. Ένα ρυθμιστικό ΒΑΣΗ ΟΞΥ ΗΑ +Η2Ο ↔ Η3Ο+ + Α- Συζ Δύο ..Πύργοι προστατεύουν τα [H3O+] από ενδεχόμενες ..προσβολές Συζ Λόγω της επίδρασης κοινού ιόντος, έχει αποκατασταθεί ισορροπία. Κύριο χαρακτηριστικό: Οι συγκεντρώσεις του οξέος και της συζυγούς βάσης είναι πολύ μεγαλύτερες από των οξονίων. CHA≈CA- >> [H3O+] ΒΑΣΗ ΟΞΥ H3O+ ΗΑ +Η2Ο ↔ Η3Ο+ + Α-

Η μορφή της εξίσωσης Henderson pH = pKa + log [A-]/[HA] Στην ισορροπία για το ρυθμιστικό: [Α-] ≈ CNaA και [ΗΑ] ≈ CHA pH = pKa + log [NaA]/[HA] Το pH εξαρτάται ..από

..Η επίθεση του Νερού (αραίωση και πλημμύρα) Οι λογικές αραιώσεις μεταβάλλουν ανάλογα τις συγκεντρώσεις.. Συνεπώς ο λόγος: Το pH δεν μεταβάλλεται. Οι υπερβολικές αραιώσεις (πλημμύρες) το μετατρέπουν σε … νερό [NaA] ---------- [HA] Σ.βάση H3O+ οξύ Water

..Η επίθεση από οξύ ΟΞΥ ΟΞΥ ΟΞΥ Σ ΒΑΣΗ 0,8 Μ 0,6 Μ Σ ΒΑΣΗ 0,4 Μ H3O+ .Αντιμετωπίζεται από τη σ.βάση Ο ένας πύργος αδυνατίζει. Ο άλλος πύργος ισχυροποιείται. Και επειδή log 2 = 0,3 Το pH μεταβάλλεται ελάχιστα! Μόλις 0,3 μονάδες Σε καθαρό νερό η μεταβολή θα ήταν: 5 μονάδες τουλάχιστον!! Στο αίμα θα ήταν προφανώς θανατηφόρα.. ΟΞΥ 0,8 Μ Σ ΒΑΣΗ 0,6 Μ ΟΞΥ H3O+ Σ ΒΑΣΗ 0,4 Μ H3O+

..Η επίθεση από βάση ..Αντιμετωπίζεται από το οξύ ΝαΟΗ ..Αντιμετωπίζεται από το οξύ Ο ένας πύργος αδυνατίζει. Ο άλλος πύργος ισχυροποιείται. Το pH μεταβάλλεται ελάχιστα! Σ ΒΑΣΗ Σ ΒΑΣΗ ΟΞΥ H3O+ ΟΞΥ H3O+

Παράγοντες που καθορίζουν τη ρυθμιστική ικανότητα (capacity) «Η ικανότητα να αντιστέκεται σε απόπειρες μεταβολής του pH» Το Μέγεθος των πύργων! (Πόσο μεγάλες είναι οι συγκεντρώσεις) Η μεταξύ τους διαφορά μεγέθους! (Επειδή log 2 = 0,3) Λόγος [NaA]/[HA]=2 pH=pKa+0,3 Λόγος [NaA]/[HA]=4 pH=pKa+0,6e Γενικώς για κάθε διπλασιασμό ή υποδιπλασιασμό των συγκεντρώσεων ΔpH= ± 0,3

NaA 1 M HA 1 M pKa=5 pKa=5 pH=5 pH=5 ..Το μέγεθος [Συγκεντρώσεις] Ποιό απ’ τα δύο διαλύματα ρυθμίζει αποτελεσματικότερα; 0,5 mol για ΔpH=0,3 0,05 mol για ΔpH=0,3 HA 1M NaA 1M HA 0,1M NaA 0,1 M NaA 1 M HA 1 M NaA 0,1 M ΗΑ 0,1 Μ H3O+ H3O+ pKa=5 pH=5 pKa=5 pH=5

0,2 Mol NaOH Η διαφορά μεγέθους για συγκεντρώσεις ίδιας τάξης.. Για ΔpH=0,3 ..απαιτούν: 0,16 Mol NaOH HA 1M NaA 1M NaA 0,6 M HA 0,6 M ΗΑ ο.4 Μ ΝαΑ 0,8 Μ H3O+ H3O+ pΗ=5,3 pΗ=5

Η ρύθμιση του pH του αίματος στην τιμή 7,4 (Ομοιοστατικός μηχανισμός) pH = pKa + log [HCO3-]/[H2CO3] 7,4 = 6,1 + log [HCO3-]/[CO2(aq)] 7,4 = 6,1 + log [HCO3-]/PCO2 νεφροί πνεύμονες

Οι φυσιολογικές τιμές… Οξέωση…Αλκάλωση και αντιρρόπηση Φυσιολογικές τιμές στο αίμα: pH=7,4 PCO2=40 mmHg [HCO3-]=24 mM Με [CO2(aq)]=0,03 PCO2 Διαταραχή PCO2 [HCO3] pH Αντιρρόπηση PCO2 [HCO3] Αναπνευστική οξέωση ↑ − ↑ Μεταβολική αλκάλωση − ↑ Αναπνευστική αλκάλωση ↓ − ↑ Μεταβολική οξέωση − ↓ Μεταβολική οξέωση − ↓ ↓ Αναπνευστική αλκάλωση ↓ − Μεταβολική αλκάλωση − ↑ ↑ Αναπνευστική οξέωση ↑ −

Case studies Ένας μαθητής από το άγχος των Πανελλαδικών εξετάσεων αναπνέει γρήγορα με ανεξέλεγκτο ρυθμό. Τι θα προκαλέσει η αγχώδης αυτή υπέρπνοια στην PCO2 και στο pH του αίματος; Πως θα αντιρροπηθεί από τον οργανισμό; Ο καθηγητής του παρουσιάζει χρόνιο ιστορικό εμφυσήματος, με χρόνια μείωση του ρυθμού αναπνοής. Ανάλυση αίματος έδωσε τις παρακάτω τιμές: pH=7,38 PCO2=60 mmHg [HCO3-]=34 mM. Κάνετε μια διάγνωση με τις γνώσεις που αποκτήσατε από τα ρυθμιστικά διαλύματα, και μια υπόθεση για το τι μπορεί να συμβαίνει.