Τα ρυθμιστικάΤα ρυθμιστικά διαλύματα ως διαλύματα ως

Δίδυμοι ΠύργοιΔίδυμοι Πύργοι((Twins)Twins) Η ΓαβρίληςΗ Γαβρίλης

Έστω.. Ένα ρυθμιστικόΈστω.. Ένα ρυθμιστικό

Δύο ..Πύργοι προστατεύουν Δύο ..Πύργοι προστατεύουν τα τα [H[H33OO++]] από ενδεχόμενες από ενδεχόμενες ..προσβολές..προσβολές

Λόγω της επίδρασης Λόγω της επίδρασης κοινού ιόντος, έχει κοινού ιόντος, έχει αποκατασταθεί ισορροπία.αποκατασταθεί ισορροπία.

Κύριο χαρακτηριστικό: Οι Κύριο χαρακτηριστικό: Οι συγκεντρώσεις του οξέος συγκεντρώσεις του οξέος και της συζυγούς βάσης και της συζυγούς βάσης είναι πολύ μεγαλύτερες είναι πολύ μεγαλύτερες από των οξονίων.από των οξονίων.

CCHA≈HA≈CCAA- >> [H- >> [H33OO++]]H3O+

ΗΗ μορφή της εξίσωσης μορφή της εξίσωσης HendersonHenderson

pH = pKa + log [ApH = pKa + log [A--]/[HA]]/[HA]

Στην ισορροπία για το ρυθμιστικό:Στην ισορροπία για το ρυθμιστικό: [Α[Α--] ≈ ] ≈ CCNaANaA και [ΗΑκαι [ΗΑ] ≈ C] ≈ CHAHA

Το pH εξαρτάται ..από

..Η επίθεση του Νερού ..Η επίθεση του Νερού (αραίωση και πλημμύρα) (αραίωση και πλημμύρα)

H3O+

Οι λογικές αραιώσεις Οι λογικές αραιώσεις μεταβάλλουν ανάλογα μεταβάλλουν ανάλογα τις συγκεντρώσεις..τις συγκεντρώσεις..

Συνεπώς ο λόγος:Συνεπώς ο λόγος:

Το Το pH pH δεν δεν μεταβάλλεται.μεταβάλλεται.

Οι υπερβολικές Οι υπερβολικές αραιώσεις (πλημμύρες) αραιώσεις (πλημμύρες) το μετατρέπουν σε … το μετατρέπουν σε … νερόνερό

..Η επίθεση από οξύ..Η επίθεση από οξύ

..Αντιμετωπίζεται από τη σ.βάσηΑντιμετωπίζεται από τη σ.βάση Ο ένας πύργος αδυνατίζει.Ο ένας πύργος αδυνατίζει. Ο άλλος πύργος ισχυροποιείται.Ο άλλος πύργος ισχυροποιείται. Και επειδή Και επειδή log 2 = 0,3log 2 = 0,3 Το Το pH pH μεταβάλλεται ελάχιστα! μεταβάλλεται ελάχιστα! Μόλις 0,3 μονάδεςΜόλις 0,3 μονάδες Σε καθαρό νερό η μεταβολή θα ήταν:Σε καθαρό νερό η μεταβολή θα ήταν: 5 μονάδες τουλάχιστον!! 5 μονάδες τουλάχιστον!! Στο αίμα θα ήταν προφανώς θανατηφόρα..Στο αίμα θα ήταν προφανώς θανατηφόρα..

Σ ΒΑΣΗ0,6 Μ

ΟΞΥ0,6 Μ

H3O+

Σ ΒΑΣΗ0,4 Μ

ΟΞΥ0,8 Μ

H3O+

ΟΞΥ

..Η επίθεση από βάση..Η επίθεση από βάση

....Αντιμετωπίζεται από το οξύΑντιμετωπίζεται από το οξύ Ο ένας πύργος αδυνατίζει.Ο ένας πύργος αδυνατίζει. Ο άλλος πύργος ισχυροποιείται.Ο άλλος πύργος ισχυροποιείται. Το Το pH pH μεταβάλλεται ελάχιστα! μεταβάλλεται ελάχιστα!

Σ ΒΑΣΗΟΞΥ

H3O+

Σ ΒΑΣΗ

ΟΞΥ

H3O+

ΝαΟ

Η

Παράγοντες που καθορίζουν τη Παράγοντες που καθορίζουν τη ρυθμιστική ικανότηταρυθμιστική ικανότητα

((capacity)capacity)«Η ικανότητα να αντιστέκεται σε απόπειρες «Η ικανότητα να αντιστέκεται σε απόπειρες

μεταβολής του μεταβολής του pHpH»» Το ΜέγεθοςΤο Μέγεθος τωντων πύργων!πύργων! (Πόσο μεγάλες είναι οι συγκεντρώσεις)(Πόσο μεγάλες είναι οι συγκεντρώσεις) Η μεταξύ τους διαφορά μεγέθους!Η μεταξύ τους διαφορά μεγέθους!(Επειδή (Επειδή log 2 = 0,3)log 2 = 0,3)Λόγος Λόγος [NaA]/[HA]=2 pH=pKa+0,3[NaA]/[HA]=2 pH=pKa+0,3Λόγος Λόγος [NaA]/[HA]=4 pH=pKa+0,6e[NaA]/[HA]=4 pH=pKa+0,6eΓενικώς για κάθε διπλασιασμό ή Γενικώς για κάθε διπλασιασμό ή

υποδιπλασιασμό των συγκεντρώσεων υποδιπλασιασμό των συγκεντρώσεων ΔΔpH= ± 0,3pH= ± 0,3

....Το μέγεθος [Συγκεντρώσεις]Το μέγεθος [Συγκεντρώσεις]Ποιό απ’ τα δύο διαλύματα Ποιό απ’ τα δύο διαλύματα

ρυθμίζει αποτελεσματικότερα;ρυθμίζει αποτελεσματικότερα;

HA 1M

NaA 1M

NaA 0,1 M

HA 0,1M

H3O+

• 0,05 mol για ΔpH=0,3

H3O+

0,5 mol 0,5 mol για για ΔΔpH=0,3pH=0,3

Η διαφορά μεγέθους για Η διαφορά μεγέθους για συγκεντρώσεις ίδιας τάξης..συγκεντρώσεις ίδιας τάξης..

Για ΔΓια ΔpH=0,3 ..pH=0,3 ..απαιτούν:απαιτούν:

HA 1M

NaA 1M

H3O+ H3O+

0,2Mol

NaOH

0,16Mol

NaOH

Η ρύθμιση του Η ρύθμιση του pH pH του αίματος του αίματος στην τιμή 7,4στην τιμή 7,4

(Ομοιοστατικός μηχανισμός)(Ομοιοστατικός μηχανισμός) pH = pKa + log [HCOpH = pKa + log [HCO33

--]/[H]/[H22COCO33]]

7,4 = 6,1 + log [HCO7,4 = 6,1 + log [HCO33--]/[CO]/[CO2(aq)2(aq)]]

7,4 = 6,1 + log [HCO7,4 = 6,1 + log [HCO33--]/P]/PCO2CO2

πνεύμονες

νεφροί

Οι φυσιολογικές τιμές…Οι φυσιολογικές τιμές…Οξέωση…Αλκάλωση και Οξέωση…Αλκάλωση και

αντιρρόπησηαντιρρόπηση Φυσιολογικές τιμές στο αίμα:Φυσιολογικές τιμές στο αίμα: pH=7,4 PpH=7,4 PCO2CO2=40 mmHg [HCO=40 mmHg [HCO33

--]=24 mM]=24 mM

Με [Με [COCO2(aq)2(aq)]=0,03 P]=0,03 PCO2CO2

Διαταραχή Διαταραχή PPCO2CO2 [HCO [HCO33] ] pH pH Αντιρρόπηση Αντιρρόπηση PPCO2CO2 [HCO[HCO33]]

Αναπνευστική οξέωση ↑ Αναπνευστική οξέωση ↑ − ↑ Μεταβολική αλκάλωση − − ↑ Μεταβολική αλκάλωση − ↑ ↑

Αναπνευστική αλκάλωση ↓Αναπνευστική αλκάλωση ↓ − ↑ Μεταβολική οξέωση − ↓− ↑ Μεταβολική οξέωση − ↓

Μεταβολική οξέωση − ↓ ↓ Αναπνευστική αλκάλωση ↓ − Μεταβολική οξέωση − ↓ ↓ Αναπνευστική αλκάλωση ↓ −

Μεταβολική αλκάλωση − ↑ ↑ Αναπνευστική οξέωση ↑ −Μεταβολική αλκάλωση − ↑ ↑ Αναπνευστική οξέωση ↑ −

Case studiesCase studies Ένας μαθητής από το άγχος των Πανελλαδικών Ένας μαθητής από το άγχος των Πανελλαδικών

εξετάσεων αναπνέει γρήγορα με ανεξέλεγκτο εξετάσεων αναπνέει γρήγορα με ανεξέλεγκτο ρυθμό. Τι θα προκαλέσει η αγχώδης αυτή ρυθμό. Τι θα προκαλέσει η αγχώδης αυτή υπέρπνοια στην υπέρπνοια στην PPCO2CO2 και στο και στο pH pH του αίματος; του αίματος; Πως θα αντιρροπηθεί από τον οργανισμό;Πως θα αντιρροπηθεί από τον οργανισμό;

Ο καθηγητής του παρουσιάζει χρόνιο ιστορικό Ο καθηγητής του παρουσιάζει χρόνιο ιστορικό εμφυσήματος, με χρόνια μείωση του ρυθμού εμφυσήματος, με χρόνια μείωση του ρυθμού αναπνοής. Ανάλυση αίματος έδωσε τις αναπνοής. Ανάλυση αίματος έδωσε τις παρακάτω τιμές: παρακάτω τιμές: pH=7,pH=7,3838 P PCO2CO2==660 mmHg 0 mmHg [HCO[HCO33

--]=]=334 mM4 mM. Κάνετε μια διάγνωση με τις . Κάνετε μια διάγνωση με τις γνώσεις που αποκτήσατε από τα ρυθμιστικά γνώσεις που αποκτήσατε από τα ρυθμιστικά διαλύματα, και μια υπόθεση για το τι μπορεί να διαλύματα, και μια υπόθεση για το τι μπορεί να συμβαίνει.συμβαίνει.