Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии.

Для проведения коррекции кислотно-основного состояния необходимо выявить, какое звено в его регулировке нарушено. Для этого необходимо определить значения рН биологических жидкостей и содержание буферных оснований.

В основе фармакологических действий лежит реакция нейтрализации.

Например, в качестве экстренной меры при ацидозе применяется внутривенное вливание раствора гидрокарбоната натрия 4,5%, а в острых случаях – 8,4%. Второе эффективное средство – трисамин 3,66%, который связывает избыточные протоны. Он эффективен только при внутривенном введении. Также в качестве средства, коррегирующего ацидоз, используют лактат натрия 11% раствор.

Для устранения явления алкалоза в некоторых случаях используют раствор аскорбиновой кислоты 5%. В гастроэнтерологии применяют средства, нормализующие секреторную функцию желудка. При пониженной кислотности желудочного сока назначают разбавленную соляную кислоту, при повышенной кислотности – различные антацидные препараты: оксид магния, основной карбонат магния, карбонат кальция, гидрокарбонат натрия.

 

Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитать рН аммиачного буферного раствора, содержащего 0,02 М раствора NH4ОН и 0,2М раствора NH4Сl. рК(NH4ОН)=4,75,

рОН = 4,74 +

Задача 2. Можно ли приготовить аммиачный буфер с рН = 4,7, когда КД (NH4OH) = 1,8 · 10-5 ?

Решение:

1. Определяем рК NH4OH:

КД (NH4OH) = 1,8 · 10-5 рК = -ℓg КД = - ℓg 1,8 · 10-5 =

-(ℓg 1,8 - ℓg 10-5) = -0,26 = 5 = 4,74.

2. Определяем интервал буферного действия по формуле:

рОН = рК ± 1.

рОН = 4, 74 ± 1; рН = 3,74 -5,74.

Ответ: значение рОН = 4,74 входит в интервал рК 3,74 – 5,74, поэтому такой аммиачный буфер можно приготовить.

Задача 3. Для приготовления буфера взяты 70 мл 2 N р-ра NH4OH и 140 мл 0,1 N р-ра NH4С1. Как изменится рОН этого раствора, если: а) этот раствор разбавить в 10 раз, б) добавить к нему 10 мл 0,1 N р-ра NaОН ?

КД (NH4OH) = 1,8 · 10-5

Решение:

1. Определяем рК NH4OH:

рК = -ℓg КД = - ℓg 1,8 · 10-5 = 4,74 (см. предыдущую з-чу)

 

2. Определяем начальное значение рОН:

рОН = 4,74 +

при разбавлении и добавлении NaOH

рОН=4,74+ℓg

3. Определяем конечное значение рОНК после добавления NaOH:

рОНК = рК +ℓg + :

рОНК = 4,74 +ℓg + ;

4. Определяем изменение рОН (ΔрОН): рОНН – рОНК = 3,74 – 3,66 = 0,08

Ответ: рОН не изменяется при разбавлении буфера в любое число раз, так как при этом не изменится соотношение концентраций компонентов буфера; ΔрОН = 0,08

Задача 4. Какова буферная ёмкость фосфатного буфера, если при добавлении 3 мл 0,01N раствора НС1 к 20 мл этого буфера рН меняется от 7,4 до 7,1?

Решение:

1. Определяем (ΔрН): Δ рН = рНН – рНК, Δ рН = 7,4 – 7,1 = 0,3

2. Определяем буферную ёмкость по формуле:

В = ; В =

Ответ: В = 0,005 мэ/л.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие растворы называются буферными растворами ?

2. Классификация буферных растворов.

3. Механизм буферного действия.

4. Уравнение Гендерсона – Гассельбаха для определения рН и рОН протолитических буферных растворов.

5. Факторы, влияющие на рН и рОН буферных растворов.

6. Буферная ёмкость.

7. Зона буферного действия.

8. Количественное определение буферной ёмкости.

9. Буферные системы крови: гидрокарбонатная, фосфатная, гемоглобиновая и протеиновая.

10. Взаимодействие буферных систем в организме.

11. Кислотно-основное равновесие.

12. Основные показатели КОР

13. Возможные причины и типы нарушений КОР организма

14. Применение реакции нейтрализации в фармакотерапии для коррекции КОР: лекарственные средства с кислотными и основными свойствами.

 

Лабораторные работы

Работа 1. Определение буферных свойств биологических жидкостей

Опыт 1 В четыре одинаковые пробирки с помощью пипетки отмеряют по 1 мл сыворотки крови. Первую пробирку оставляют для контроля, во вторую добавляют 5 кап. 0,025 N раствора NаОН, в третью - 0,025 N раствора НСl, в четвёртую – 5 кап. воды. Затем во все пробирки добавляют по 1-2 капли универсального индикатора и по цветной шкале универсального индикатора определяют приблизительное значение рН.

Опыт 2. В четыре одинаковые пробирки с помощью пипетки отмеряют по 1 мл ацетатного буфера. Первую пробирку оставляют для контроля, во вторую добавляют 5 кап. 0,025 N раствора NаОН, в третью - 0,025 N раствора НСl, в четвёртую – 5 кап. воды. Затем во все пробирки добавляют по 1-2 капли универсального индикатора и по цветной шкале определите приблизительное значение рН.

Опыт 3. В две одинаковые пробирки с помощью пипетки отмеряют: в первую – 5 кап. воды, во вторую 5 кап. слюны. Добавляют в каждую пробирку по 1-2 капли универсального индикатора и определяют примерное значение рН. Затем добавляют в обе пробирки по 1 капли 0,01 N раствора НСl.

Что наблюдаете? Охарактеризуйте буферные свойства слюны.

Результаты опытов заносят в таблицу № 1.

Таблица № 1.

  Исследуемый раствор Значение рН по универсальному индикатору Вывод об изменении рН раствора
Контроль-ный раствор После добавления НСl После добавле-ния NаОН После добавления воды
1. Сыворотка крови 2. Ацетатный буфер 3. Слюна          

 

Зависимость рН буферных растворов от соотношения компонентов

Опыт 1. В три пробирки с помощью пипетки отмеряют 0,2 N Nа2НРО4 и 0,2 N NаН2РО4 в количествах, указанных в таблице № 2. Добавляют в каждую пробирку по две капли универсального индикатора и определите рН по цветной шкале универсального индикатора.

Вычисляют рН исследуемых растворов по формуле Гендерсона – Гассельбаха:

рН = рК + ℓg , Кд (Н2РО4-) = 1,5 · 10-7

Делают вывод зависимости рН от соотношения концентраций компонентов буферной смеси.

Таблица № 2.

№ Кол-во мл 0,2 N Nа2НРО4 Кол-во 0,2 N NаН2РО4 Соотношение Nа2НРО4 / NаН2РО4 рН по индикатору рН по формуле
1. 2. 3. 0,2 1,1 2,0 2,0 1,1 0,2      

 

Тесты для самоконтроля.

Тест 1

1. Буферные растворы можно приготовить из:

а) HNO3 и КОН,

б) СН3СООН и NaOH,

в) HCl и KNO3,

г) NH4OH и H2S

2. Щелочной резерв крови определяется количеством мл СО2 в объёмных % в расчете на:

а) 1000 мл,

б) 100 мл,

в) 10 мл,

г) 1,0 мл сыворотки крови.

3. Буферная ёмкость количественно определяется:

а) моль/экв сильной кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу;

б) моль/л сильной кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу;

в) числом мл слабой кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу;

г) числом мл сильной кислоты или основания, которое нужно добавить к 1 л буферного раствора, чтобы изменить его рН.

4. рН буферной системы зависит от:

а) концентрации компонентов,

б) объёма буфера,

в) разведения

г) соотношения концентрации компонентов.

5. При рН = 7,4 соотношение компонентов бикарбонатного буфера H2CO3/NaHCO3:

а) 1:20,

б) 20:1

в) 1:1

г) 1:5

 

Тест 2

1. При компенсированном алкалозе:

а) рН = 7,4, щелочной резерв 55 объемных %,

б) рН = 7,2, щелочной резерв 70 объемных %,

в) рН = 7,4, щелочной резерв 70 объемных %,

г) рН = 7,4, щелочной резерв 40 объемных %.

2. рН буферной системы зависит от:

а) объёма буфера,

б) концентрации компонентов,

в) разведения,

г) соотношения концентраций компонентов

3. При нейтрализации ионов водорода в почечной ткани принимает участие буферная система:

а) бикарбонатная,

б) фосфатная,

в) гемоглобиновая,

г) ацетатная.

4. Щелочной резерв крови – это количество мл СО2, находящегося в 100 мл сыворотки крови. В норме оно равно:

а) 24%,

б) 55%,

в) 35%,

г) 76%.

5. При разведении буферная ёмкость уменьшается, так как:

а) не изменяется соотношение компонентов,

б) увеличивается объём,

в) уменьшается концентрация,

г) изменяется соотношение компонентов.

 

Тест 3

1. Буферные растворы можно приготовить из:

а) HCl и KOH,

б) NH4OH и HCl,

в) NH4OH и H2S

г) KOH и H2SO4

2. При добавлении к аммиачному буферу НСl рН не меняется так как, в соответствии с законом разбавления Оствальда степень диссоциации слабого электролита:

а) увеличивается,

б) уменьшается,

в) не изменяется,

г) сначала увеличивается, а затем уменьшается.

3. Константа диссоциации NH4OH равна 1,8 · 10-5. Зона буферного действия будет находится в интервале рОН :

а) 3,8 – 5,8,

б) 2 – 4,

в) 4,8 – 5,8,

г) 2,8 – 4,8

4. При разведении в 10 раз буферного раствора рН:

а) уменьшается,

б) увеличивается

в) не изменяется,

г) сначала уменьшается, а затем увеличивается

5. В норме парциальное давление равно:

а) 60 мм рт.ст,

б) 20 мм рт.ст,

в) 50 мм рт.ст,

г) 40 мм рт.ст

 

Тест 3

 

1. Буферные растворы можно приготовить из:

а) HNO3 и КОН,

б) СН3СООН и NaOH,

в) HCl и KNO3,

г) NH4OH и H2S

2. Щелочной резерв крови определяется количеством мл СО2 в объёмных % в расчете на:

а) 1000 мл,

б) 100 мл,

в) 10 мл,

г) 1,0 мл сыворотки крови.

3. Константа диссоциации СН3СООН равна 1,8 · 10-5. Зона буферного действия будет находится в интервале рОН :

а) 3,8 – 5,8,

б) 2 – 4,

в) 4,8 – 5,8,

г) 2,8 – 4,8

4. При нейтрализации ионов водорода в почечной ткани принимает участие буферная система:

а) бикарбонатная,

б) фосфатная,

в) гемоглобиновая,

г) ацетатная.

5. При компенсированном ацидозе:

а) рН = 7,4, щелочной резерв 55 объемных %,

б) рН = 7,2, щелочной резерв 70 объемных %,

в) рН = 7,4, щелочной резерв 70 объемных %,

г) рН = 7,4, щелочной резерв 40 объемных %.

Тест 5

 

1. При добавлении к ацетатному буферу NaOH рН не меняется так как, в соответствии с законом разбавления Оствальда степень диссоциации слабого электролита:

а) увеличивается,

б) уменьшается,

в) не изменяется,

г) сначала увеличивается, а затем уменьшается

2. Буферные растворы можно приготовить из:

а) HCl и KOH,

б) NaOH и H3PO4,

в) NH4OH и H2S,

г) KOH и H2SO4

3. В норме парциальное давление равно:

а) 60 мм рт.ст,

б) 20 мм рт.ст,

в) 50 мм рт.ст,

г) 40 мм рт.ст

4. При разведении в 100 раз ацетатного буферного раствора рН:

а) уменьшается,

б) увеличивается

в) не изменяется,

г) сначала уменьшается, а затем увеличивается

5. Щелочной резерв крови – это количество мл СО2, находящегося в 100 мл сыворотки крови. В норме оно равно:

а) 24%,

б) 55%,

в) 35%,

г) 76%.

Ответы к тестам для самоконтроля

№ теста Номер вопроса
б б а г а
б б б б в
б б а в г
б б а б б
б б г в б

Занятие 5. Реакции замещения лигандов

Цель занятия:

Сформировать у студентов системные знания о строении и свойствах комплексных соединений.

Научить студентов получать комплексные соединения и на основании поведения комплексных соединений в растворах делать выводы об их устойчивости.

Студент должен знать: строение и классификацию комплексных соединений. Константу нестойкости комплексного иона. Устойчивость в растворах. Представления о строении металлоферментов и других биокомплексных соединений. Механизм токсического действия тяжелых металлов.

Студент должен уметь: давать названия комплексных соединений, записывать константу нестойкости, схематически представлять активные центры гемоглобина, хлорофилла.