Iontov reakce reakce v roztocch elektrolyt Protolytick acidobazick

Iontové reakce = reakce v roztocích elektrolytů • Protolytické (acidobazické) reakce reaktanty si předávají H+ ( protony) • Redoxní reakce reaktanty si předávají e- ( elektrony) • Srážecí reakce ionty tvoří nerozpustné sloučeniny • Komplexotvorné reakce ionty tvoří komplexní sloučeniny v roztoku

Brönstedtova teorie • Kyselina (HA) • Báze (B) - odštěpuje H+ (proton) - příjme H+ (proton), báze musí mít volný elektronový pár HA H+ + A- Př. : HCl H+ + Cl- B + H+ Př. : NH 3 + (chlororidový anion) H-B+ H+ NH 4+ (amonný kation) 2

Protolytická (acidobazická) reakce 1. konjugovaný pár NH 3 + HCl báze kyselina NH 4+ + Cl- konjug. kyselina konjug. báze 2. konjugovaný pár Konjugovaný pár - dvojice kyseliny a zásady lišící se o jeden proton (H+) 3

Silné kyseliny HCl + H 2 O oxoniový kation H 3 O+ + Cl¯ Další př: HBr, HI, H 2 SO 4, HNO 3, HCl. O 4, Slabé kyseliny H 2 CO 3 + H 2 O oxoniový kation H 3 O+ + HCO 3 - Další př: HF, HNO 2, H 3 BO 3, HCl. O, CH 3 COOH, kys. mléčná, kys. askorbová (vitamin C) 4

hydroxidový anion Silné zásady Na. OH Na+ + OH- hydroxidy alkalických kovů - př. Na. OH, KOH hydroxidy kovů alkalických zemin - př. Ca(OH)2, Mg(OH)2 Slabé zásady (báze) NH 3 + H 2 O hydroxidový anion NH 4+ + OH- Př: hydroxidy ostatních kovů, aminy (R-NH 2), dusíkaté heterocyklické báze 5

Autoprotolýza vody H 2 O + H 2 O H 3 O+ + OHkoncentraci nedisociovaných molekul vody lze pokládat za konstantní Iontový součin vody KV = [H 3 O+]. [OH-] = 1. 10 -14 (mol 2 / l 2). . 25 °C v chem. čisté vodě: [H 3 O+] = [OH-] = 10 -7 (mol/l) Amfiprotní (amfoterní) látky - mohou se chovat jako kyseliny i jako báze

Stupnice p. H = - log p. H je záporný dekadický logaritmus aktivity (látkové koncentrace H+ (=H 3 O+)) [H 3 O+] Neutrální prostředí: [H 3 O+] = 10 -7 mol/l [OH-] = 10 -7 mol/l p. H = - log [H 3 O+] = - log 10 -7 = - (-7) = 7 p. OH = - log [OH-] = - log 10 -7 = - (-7) = 7 p. OH je záporný dekadický logaritmus látkové koncentrace OH- iontů Prostředí kyselé neutrální zásadité p. H <7 =7 >7

Stupnice p. H 1 citrónový džus víno perlivá voda černá káva mléko 2 3 4 5 6 7 8 roztok mýdla žaludeční šťáva (1, 5 -2) 9 moč (4, 8 -7, 5) krevní sérum (7, 40 ± 0, 04) pankreatická šťáva (7, 5 -8, 8) 10 11 12 13 14 10

Disociace slabých elektrolytů Slabá jednosytná kyselina HA + H 2 O H 3 O+ + A- Rovnovážná konstanta Disociační konstanta kys. Slabá jednosytná zásada B + H 2 O BH+ + OH- Rovnovážná konstanta Disociační konstanta báze 13

Pufry (tlumivé roztoky) Roztoky látek, pomocí kterých lze: • nastavit přesnou hodnotu p. H roztoku • udržet dané p. H v určitých mezích • tlumit výkyvy p. H způsobené omezeným přídavkem kyseliny či zásady p. H tělních tekutin (např. krevní plazmy) je udržováno pomocí pufrů v omezeném rozsahu p. H

Pufry (tlumivé roztoky) Z chemického pohledu jsou pufry: směs slabé kyseliny a její konjugované zásady v řádově si odpovídajících koncentrací (např: směs CH 3 COOH a CH 3 COONa) nebo směs slabé zásady a její konjugované kyseliny v řádově si odpovídajících koncentrací (např: směs NH 3 a NH 4 Cl)

Jak pufr působí? Octanový pufr: směs CH 3 COOH a CH 3 COONa, v roztoku jsou částice CH 3 COOH, CH 3 COO- a Na+ Vliv přídavku silné kyseliny - H+: CH 3 COO- + H+ CH 3 COOH část přidaného H+ reaguje s CH 3 COO- za vzniku CH 3 COOH a p. H klesa po přídavku H+ omezeně

Jak pufr působí? Octanový pufr: směs CH 3 COOH a CH 3 COONa, v roztoku jsou částice CH 3 COOH, CH 3 COO- a Na+ Vliv přídavku silné zásady - OH-: CH 3 COOH + OH- CH 3 COO- + H 2 O část přidaného OH- reaguje s CH 3 COOH za vzniku CH 3 COO- a p. H roste po přídavku OH- omezeně

Jak se vypočítá p. H pufru HA H+ + A- Disociační konstanta slabé kyseliny - log KA = - log [H+] - log [A-]/[HA] - log [H+] = - log KA + log [A-]/[HA] Henderson. Hasselbalchova rovnice Záporný logaritmus disociační konstanty slabé kyseliny

Pufrové soustavy v krvi p. H krevní plasmy = 7, 40 ± 0, 04 Nejdůležitější pufry: • hydrogenuhličitanový (H 2 CO 3 / HCO 3 -) • bílkoviny (hemoglobin, albumin) • fosfáty (Na. H 2 PO 4 / Na 2 HPO 4 )

buňky Hydrogenuhličitanový pufr CO 2 + H 2 O 800 dílů H 2 CO 3 1 díl H+ + HCO 3 - (v krvi) plíce udává se v mmol/l 24 ± 3 mmol/l parciální tlak CO 2 v k. Pa 5, 3 ± 0, 5 k. Pa Koeficient rozpustnosti

Hemoglobinový pufr HHb Hb- + H+ p. KA 7, 8 HHb. O 2 - + H+ p. KA 6, 2 tvoří 1/3 pufrační kapacity krve Fosfátový pufr HPO 42 - / H 2 PO 4 -. p. KA 2 = 6, 8 • koncentrace fosfátů v krvi je nízká • působí jako hlavní pufr v moči • organické fosfáty - důležitý pufr v buňkách

Princip udržování stálého p. H vnitřního prostředí Potrava, nápoje Metabolické procesy (20 mol) CO 2 ECT H 2 O CO 2 + H 2 O OH- H 2 CO 3 H+ (70 mmol) HCO 3 - + H+ plíce CO 2 Další pufry krve ledviny HCO 3 - NH 4+, H 2 PO 429

Poruchy acidobazické rovnováhy p. H krve = 7, 36 -7, 44 (↓- acidémie, - alkalémie) Acidózy a alkalózy mohou být: • akutní (dekompenzované) - p. H mimo referenční oblast • ustálené (kompenzované) - p. H v refer. rozmezí, ale p. CO 2 a HCO 3 - mimo refer. rozmezí • kombinované Podle příčiny vzniku acidózy a alkalózy dělíme: • metabolické • respirační - změněná je koncentrace HCO 3 - změněný je parciální tlak CO 2

Třídění poruch ABR Alkalóza p. H > 7, 44 metabolická porucha respirační Acidóza p. H < 7, 36 31

Metabolická acidóza Příčina: - zvýšená tvorba H+ - laktoacidóza (hypoxie, intenzivní práce, ethanol) - ketoacidóza (cukrovka, hladovění) - otrava methanolem, ethylenglykolem, salicyláty → tvorba kyselin - ztráta HCO 3 - (průjem, popáleniny, ztráta ledvinami) Akutní porucha: pokles HCO 3 - ( H+ + HCO 3 - → H 2 CO 3 ) Kompenzace: - plíce - hyperventilace - ledviny - zpětná resorpce HCO 3 - a exkrece H+ (NH 4+, H 2 PO 4 -)

Respirační acidóza Příčina: • hypoventilace (útlum dechového centra - např. opiáty, sedativa, CO 2) • onemocnění plic • anémie, otrava CO a kyanidy Akutní porucha: vzrůst p. CO 2 Korekce: -plíce - hyperventilace (je-li možná) Kompenzace: - ledviny - zpětná resorpce HCO 3 - a exkrece H+ (NH 4+, H 2 PO 4 -)

Metabolická alkalóza Příčina: - ztráta H+ (zvracení) - nadměrný přívod HCO 3 - (léčba acidózy) - ztráta Cl- a K+ (diuretika) Akutní porucha: nárůst konc. HCO 3 Kompenzace: plíce - hypoventilace (je omezena, nutný příjem O 2) ledviny - zvýšené vylučování HCO 3 - 34

Respirační alkalóza Příčina: - hyperventilace (řízené dýchání, hysterie, horečka, pobyt ve vysokých nadmořských výškách) Akutní porucha: pokles p. CO 2 Kompenzace: ledviny - zvýšení exkrece HCO 3 - 35

36