Буферная емкость в чем измеряется: Буферная емкость единицы измерения

Буферная емкость

Способность
буферного раствора сохранять рН по мере
прибавления сильной кислоты или щелочи
приблизительно на постоянном уровне
далеко не беспредельна и ограничена
величиной так называемой буферной
емкости.

Буферная
емкость раствора – это величина,
характеризующая способность буферного
раствора противодействовать смещению
реакции среды при добавлении сильных
кислот или щелочей. Это мера буферного
действия.

Буферная
емкость измеряется количеством моль
эквивалентов кислоты или щелочи,
добавление которых к 1 л буферного
раствора изменяет рН на единицу.
Обозначается В и измеряется в моль/л.

Различают
буферную емкость по кислоте и по щелочи.

Буферная
емкость по кислоте:

Вк
=

численно
равна количеству моль-эквивалентов
сильной кислоты, которое нужно добавить
к 1 л буферного раствора, чтобы рН
изменился на единицу.

Буферная
емкость по щелочи:

Вщ
=

численно
равна количеству моль-эквивалентов
щелочи, которое нужно добавить к 1 л
буферного раствора, чтобы рН изменился
на единицу.

Буферная
емкость раствора возрастает по мере
увеличения концентрации его компонентов
(буферная емкость по кислоте определяется
концентрацией акцептора протона, а
буферная емкость по щелочи определяется
концентрацией донора протона) и
приближения соотношения компонентов
к единице.

При
разбавлении буферного раствора величина
буферной емкости уменьшается вследствие
снижения концентрации всех компонентов
раствора.

Важным
показателем для физиологических сред
является буферная емкость по кислоте,
т.к. в результате метаболизма (совокупность
химических реакций, протекающих в живых
клетках) в человеческом организме
образуется больше кислотных продуктов,
чем основных.

Зона буферного действия

Буферное
действие сохраняется в определенном
интервале значений рН. Рабочий участок
буферной системы, т.е. способность
противодействовать изменению рН при
добавлении кислот и щелочей, имеет
протяженность одну единицу рН с каждой
стороны. Вне этого интервала буферная
емкость быстро падает до 0.

Интервал
рН
= рК 
1 называется зоной буферного действия.
Таким образом, на основе кислоты, имеющей
определенное значение рК, можно
приготовить буферные растворы,
поддерживающие значение рН в диапазоне
от рК – 1 до рК + 1. Где рК = –lgК

Пример:
область действия ацетатного буфера 3,8
– 5,8; область действия гидрокарбонатного
буфера 5,4 – 7,4, область действия
гидрофосфатного буфера 6,2 – 8,2, область
действия аммиачного буфера 8,2 – 10,2.

Установлено,
что выраженное буферное действие
наблюдается, если концентрация одного
из компонентов превышает концентрацию
другого не более чем в 10 раз.

Буферные системы крови

Поскольку
кровь – не просто внеклеточная жидкость,
а взвесь клеток в жидкой среде, то ее
кислотно-щелочное равновесие поддерживается
совместным участием буферных систем
плазмы и клеток крови, главным образом
эритроцитов. Различают следующие
буферные системы крови: плазменные
(гидрокарбонатная, фосфатная, органических
фосфатов и белковая) и эритроцитарная
(гемоглобиновая, гидрокарбонатная,
фосфатная).

Главным
буфером плазмы крови является
гидрокарбонатная система Н2СО3/
НСО3

Гидрокарбонатная(бикарбонатная)
буферная система

Она
состоит из угольной кислоты и
гидрокарбонатов (NaHCO3
– во внеклеточной жидкости, КНСО3
– внутри клеток). В организме угольная
кислота возникает в результате гидратации
диоксида углерода – продукта окисления
углеводов, белков и жиров. Причем процесс
этот ускоряется под действием фермента
карбоангидразы.

СО2
+ Н2О

СО2·Н2О

Н2СО3

Отношение
концентраций компонентов в гидрокарбонатной
буферной системе крови [Н2СО3]
/
[НСО3]
= 1 / 20. Следовательно, гидрокарбонатная
система имеет буферную емкость по
кислоте значительно больше буферной
емкости по основанию. Т.е. этот буфер
особенно эффективно компенсирует
действие веществ, увеличивающих
кислотность крови. К числу таких веществ
прежде всего относят молочную кислоту,
избыток которой образуется в результате
интенсивной физической нагрузки. (В
замкнутых помещениях часто испытывают
удушье – нехватку кислорода, учащение
дыхания. Однако удушье связано не столько
с недостатком кислорода, сколько с
избытком СО2.
Избыток СО2
в атмосфере приводит к дополнительному
растворению СО2
в крови, а это соответственно приводит
к понижению рН, т.е к ацидозу.)

Буферная емкость

Способность
буферных систем противодействовать
резкому изменению рН при добавлении к
ним сильной кислоты или основания
является ограниченной. Буферная смесь
поддерживает рН постоянным только при
условии, что количество вносимых в
раствор сильной кислоты или щелочи не
превышает определенной величины. В
противном случае наблюдается резкое
изменение рН, т.е. буферное действие
раствора прекращается.

Это связано с тем,
что в результате протекающей реакции
изменяется соотношение молярных
концентраций компонентов буферной
системы: Скислотысолиили
Соснованиясоли.

При этом концентрация
компонента, реагирующего с добавленной
кислотой или щелочью, уменьшается, а
концентрация второго компонента
возрастает, т.к. он дополнительно
образуется в ходе реакции.

Количественно
буферное действие раствора характеризуется
с помощью
буферной емкости (В).
При этом различают буферную емкость по
кислоте (В
к.) и
буферную емкость по
основанию или щелочи (В
о.).

Буферной
емкостью по кислоте
является то
количество химического эквивалента
сильной кислоты, которое нужно добавить
к 1 литру (1 дм3) буферной системы,
чтобы уменьшить её рН на единицу. Ее
можно рассчитать по следующей формуле:

где
n(1/z
HA) – число молей
химического эквивалента сильной кислоты,
добавленное к 1 литру буферной системы;рН1
– водородный показатель системы до
добавления сильной кислоты;рН2
– водородный показатель системы после
добавления сильной кислоты.

В более общем
случае (если брать не 1 литр буферной
системы, а любой другой ее объем,
выраженный в литрах или дм3) формула
для подсчета буферной емкости будет
иметь следующий вид:

где
С(1/z НА) – молярная
концентрация химического эквивалента
сильной кислоты в добавляемом растворе;
V(НА) – объем (л)
добавленного раствора сильной кислоты;
V(буферной
системы)
– объем буферного
раствора, к которому добавляют раствор
кислоты.

Соответственно
буферной емкостью по основаниюявляется то количество химического
эквивалента сильного основания (щелочи),
которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3)
буферной системы, чтобы вызвать увеличение
ее рН на единицу:

где
n(1/z
В) – число молей химического эквивалента
основания, которое добавили к 1 литру
буферного раствора; рН1
водородный показатель раствора до
добавления основания; рН2
– водородный показатель раствора после
добавления основания.

В более общем
случае (если брать не 1 литр буферной
системы, а любой другой ее объем) формула
для подсчета буферной емкости по
основанию примет следующий вид:

где
С(1/z В) – молярная
концентрация химического эквивалента
основания в добавляемом растворе; V(В)
– объем (л) добавленного раствора
сильного основания; V(буферной
системы)
– объем буферного
раствора (л), к которому добавляют раствор
сильного основания.

Величина
буферной емкости зависит от концентраций
компонентов буферной системы и от их
соотношения.

Чем более
концентрированным является буферный
раствор, тем выше его буферная емкость,
т.к. в этом случае добавление небольших
количеств сильной кислоты или щелочи
не вызовет существенного изменения
концентраций его компонентов, а значит
и их соотношения.

Из буферных
растворов с одинаковым суммарным
содержанием химического количества их
компонентов наибольшей емкостью будут
обладать те, которые составлены из
равного числа молей слабой кислоты и
её соли или слабого основания и его соли
(рис. 35). В таких растворах молярные
концентрации компонентов будут
одинаковые, а значит соотношение
Скислотысоли= 1 и Соснования/
Ссоли.= 1.

Рис. 35 Изменение
буферной емкости (1) и изменение рН
кислотной буферной системы при добавлении
к ней определенного количества сильной
кислоты (2) в зависимости от содержания
её компонентов

Данные растворы
будут иметь примерно одинаковые значения
буферной емкости как по кислоте, так и
по основанию.

Если же соотношение
концентраций компонентов буферной
системы не равно 1, то значения ее буферной
емкости по основанию и кислоте будут
отличаться друг от друга (причем тем
существеннее, чем в большей степени
соотношение Скислотысолии
Соснованиясолиотклоняется от единицы).

Например, если в
кислотной буферной системе солевой
компоненты содержится больше чем слабой
кислоты, то ее буферная емкость по
кислоте будет выше чем по основанию,
т.е. Вк.> Во.

Соответственно
буферная емкость по кислоте для основной
буферной системы будет больше чем по
основанию в том случае, если содержание
солевой компоненты в этом случае будет
меньше чем слабого основания.

Таким образом
можно сделать вывод, что в данных случаях
буферная емкость выше по тому веществу,
которое реагирует с избыточным компонентом
буферного раствора.

Если буферная
система не обладает достаточной буферной
емкостью, то ее можно повысить, увеличив
концентрацию обоих компонентов в
необходимое количество раз.

Буферная емкость растворо — Справочник химика 21





    Приготовьте третью серию тех же растворов и изучите влияние разбавления на pH этих растворов, приливая в каждый из них по 1 мл воды. На какой раствор разбавление сказывается наименьшим образом Расположите растворы в порядке ИХ( способности к сохранению pH при разбавлении. Какова буферная емкость растворов по отношению к разбавлению  [c.232]

    Так как -» О, то буферная емкость раствора слабой [c.41]








    Если холинэстераза иммобилизована с помощью ковалентного связывания, то срок службы биосенсора возрастает Так, датчик, состоящий из рН-электрода с иммобилизованной на поверхности ацетилхолинэсте-разой (путем сшивки глутаровым альдегидом с альбумином), функционирует без изменения характеристик достаточно длительное время. С его помощью определяли паратион и севин на уровне 10 — 10моль/л Продолжигельность анализа 30 мин. Содержание паратиона и севина контролировали по относительному снижению отклика сенсора после внесения в ячейку аликвоты пробы. Заметим, что величина измеиения pH зависит не только от активности фермента, но и от буферной емкости раствора. Поскольку увеличение кислотности происходит лишь на мембране, а в объеме раствора pH остается практически постоянным, обычно применяют высокие (до 0,1 моль/л) концентрации субстрата и ячейки большого (100 мл и выше) объема. Кроме глутарового альдегида для иммобилизации холинэстеразы используют сополимеры акрил- и метакриламида, желатин. В последнем случае стеклянный шарик рН-электрода погружают в 5-10%-й раствор желатина, содержащий фермент, затем высушивают и обрабатывают водным раствором глутарового альдегида. Аналогичные мембраны используют и в датчиках на основе рН-чув-ствительных полевых транзисторов (911. [c.294]

    Теория электролитической диссоциации позволила дать научное определение понятиям кислота , основание , буферная емкость раствора , создать теорию индикаторов, объяснить процессы ступенчатой диссоциации, гидролиза солей и т. д. Ниже рассмотрены некоторые примеры приложения это[«1 теории к химическому равновесию в растворах.  [c.38]

    Проведенные расчеты показали, что чем больше состав раствора отклоняется от рекомендуемого соотношением (3.65), тем меньше буферная емкость раствора. При соотношении компонентов 10 1 емкость ацетатного буфера составляет 0,19с, а при соотношении 20 1 —только 0,010 с. Таким образом, буферные свойства проявляются в сравнительно узкой области pH, центр которой близок к значению р/С. Обычно отношение концентраций компонентов буферного раствора ia/ s или с /с находится в пределах от 10 1 до 1 10, что соответствует двум единицам pH, т. е. область буферного действия охватывает [c.56]

    Из приведенного примера видно, что формиатный буфер поддерживает pH раствора, оставляя его кислым, несмотря на добавление основания. Кроме того, этот пример показывает, как важно иметь достаточно высокие буферные концентрации, чтобы не исчерпать буферную емкость раствора. [c.242]

    Таким образом, по мере увеличения концентрации буферного раствора возрастает его способность сопротивляться изменению pH при добавлении кислот или щелочей. Эта способность количественно может быть охарактеризована буферной емкостью раствора, т. е. числом эквивалентов кислоты или щелочи, которое следует добавить к 1 л буферного раствора, чтобы понизить (при добавлении кислоты) или повысить (при добавлении щелочи) его pH на единицу. [c.49]

    Пример 2. Какова буферная емкость раствора, содержащего по I моль/л уксусной кислоты и ацетата натрия  [c.49]

    Задачи работы приготовить буферный раствор с заданным значением pH экспериментально измерить pH приготовленного и разбавленного раствора оценить буферную емкость раствора путем добавления известного объема сильного основания получить кривую титрования слабой кислоты и использовать ее для изучения зависимости буферной емкости от соотношения Сна/сва- [c.96]

    Величина буферной емкости раствора может быть определена графически. Если провести касательную к любой точке потенциометрической кривой, то величина, обратная тангенсу угла наклона касательной к оси абсцисс, и будет буферной емкостью раствора.  [c.314]

    Как видно, буферная емкость раствора с заданным значением pH пропорциональна суммарной концентрации компонентов буферного раствора, а при данной концентрации раствора буферная емкость зависит от pH. [c.55]

    В соответствии с уравнением (3.58) соотношение (3.65) реализуется, когда концентрации обоих компонентов буферного раствора равны между собой, и это будет условием максимального значения буферной емкости. Подставив уравнение (3.65) в (3.64), получим соотношение для расчета максимального значения буферной емкости раствора, состав которого удовлетворяет условию (3.65)  [c.56]

    РАБОТА 63. ЗАВИСИМОСТЬ БУФЕРНОЙ ЕМКОСТИ РАСТВОРА [c.195]

    Определение буферной емкости растворов. Согласно уравнению [c.189]

    Работа 8. Определение буферной емкости растворов методом потенциометрического титрования [c.317]

    Если к ацетатному буферному раствору СНзСООН+ + ЫаСНзСОО прибавлять щелочь (в пределах буферной емкости раствора), то она нейтрализуется слабой кислотой  [c. 197]

    Экспериментально докажите, что буферная емкость возрастает при увеличении концентраций компонентов. Каковы должны быть концентрации компонентов, чтобы буферная емкость раствора СНзСООН + ЫаСНзСОО была максимальной  [c.200]

    Экспериментально определите, как изменяется буферная емкость раствора, если концентрацию одного из компонентов изменять, сохраняя концентрацию другого постоянной. [c.201]

    Таким образом, буферная емкость раствора слабой кислоты и ее соли (т. е. раствора частично нейтрализованной слабой кислоты) максимальна, когда концентрация ионов Н+ равна константе диссоциации слабой кислоты. Подставляя равенство (X. 34) в уравнение (X. 33), получаем уравнение для расчета максимальной буферной емкости раствора слабой кислоты и ее соли  [c.603]

    Приготовьте 0,1 М растворы уксусной кислоты, ацетата натрия, соляной кислоты, гидроксида натрия и хлорида натрия. Налейте по 10 мл каждого из растворов в отдельные стаканчики для измерения pH. В один из стаканчиков налейте 5 мл 0,1 М раствора СНзСООН и 5 мл 0,1 М раствора ацетата натрия. Определите pH всех растворов. В каждый из стаканчиков добавляйте по 1 мл 0,1 М раствора НС1 и измеряйте pH. Определите буферную емкость растворов, сравните ее и объясните причины. [c.232]

    Приготовьте новые порции тех же растворов, но теперь добавляйте в них 0,1 М раствор гидроксида натрия. Определите буферную емкость растворов, сравните ее и объясните причины. [c.232]

    Буферную емкость растворов сильных кислот и оснований приближенно можно рассчитать следующим образом. Пусть к 1 дм раствора сильной кислоты НА начальной концентрации Са (в экв/дм ) добавляют Ь экв сильной щелочи (при неизменном объеме раствора). Условие электронейтральности позволяет записать для конечного раствора  [c.601]

    Экспериментально докажите, что буферная емкость раствора увеличивается при увеличении концентрации компонентов. [c.233]

    Для расчета буферной емкости растворов слабых кислот или оснований с их солями — буферных систем, наиболее часто применяемых в рН-метрии, уравнение (X. 29) непригодно, так как оно выведено только для растворов сильных кислот и оснований. Для разбавленных растворов слабой одноосновной кислоты уравнение для концентрационной константы диссоциации Кс может быть записано следующим образом  [c.602]

    Экспериментально докажите, что уменьшение концентрации одного из компонентов приводит к снижению буферной емкости раствора. [c.233]

    На кривой титрования слабой кислоты сильным основанием,, например уксусной кйслоты гидроксидом калия (см. рис. 6.3),. иижняя ветвь кривой располагается в области высоких значений pH. По мере прибавления раствора КОН pH титруемого раствора сначала возрастает медленно, и только после того как будет исчерпана буферная емкость раствора, дальнейшее прибавление раствора щелочи вызывает быстрое увеличение pH. Интервал медленного возрастания pH отвечает состоянию системы, при котором концентрации свободной слабой кислоты и образовав шейся в результате нейтрализации соли примерно одинаковы [c.322]

    Буферная емкость раствора тем выше, чем больше концентрация компонентов (кислоты и ее соли, основания и его соли). Как следует из уравнения (13.7), наибольшей буферной емкостью обладает раствор с одинаковой концентрацией компонентов. В этом случае Ig (Скисл/Ссоли) =0, а рН = р7( и pH изменится на 1 лишь при изменении концентрации кислоты или соли в 10 раз. Разбавление раствора не влияет заметно на изменение pH, но сильно влияет на буферную емкость. Буферное действие прекращается, как только один из компонентов раствора израсходуется примерно на 90%. [c.129]

    Буферные свойства растворов. Концентрация водородных нонов (pH) играет важную роль во многих явлениях и процессах. Некоторые физико-химические и биохимические явления наблюдаются только нри определенных згачениях pH. Многие химические процессы протекают в желательном направлении при каком-то одном его значении, которое поэтому необходимо поддерживать постоянным. Существуют растворы, сохраняющие более или менее постоянное значение pH, несмотря на добавление кислоты или щелочи эта способность называется буферностью. Ее количественной характеристикой является буферная емкость (3. Буферную емкость раствора можно определить как число эквивалентов Ь щелочи (или кислоты), необходимое для изменения его pH на единицу. В дифференциальной форме буферная емкость 3 [c.40]

    Выполнение работы. Приготовить по 100 мл буферных смесей из 0,1 н. раствора СНзСООН и 0,1 н. раствора СНзСООЫа в объемных соотношениях 90 10 70 30 50 50 30 70 10 90. Измерить pH смесей до и после добавления к каждой из них 1 мл 0,1 н. НС1 или 1 мл 0,1 н. NaOH с хингидронным или стеклянным электродом (см. работы 45. 47). Рассчитать буферную емкость растворов по кислоте (или по основанию) по (XII.3). Построить график зависимости ЛрН от объемных соотношений соль/кислота. Сделать вывод об изменении буферной емкости от состава буферного раствора. По pH и соотношению соль/кислота рассчитать по (XII.1) рЛ уксусной кислоты для всех растворов и взять среднее значение. По (XII.4) или (XII.5) вычислить максимальную буферную емкость данной буферной системы и сопоставить с опытными данными. [c.195]

    Оценивают буферную емкость раствора. С этой целью снова готовят 20 мл буферного раствора в стакане для титрования, измеряют его pH (pHi). Затем добавляют из бюретки стандартный раствор NaOH (или НС1) известной концентрации. Принимая во внимание, что буферная емкость определяется уравнением (10.20), добавляют малые количества сильной кислоты или сильного основания, чтобы pH изменился не более чем на 0,1—0,3 ед. Измеряют pH (рНг). Находят АрН = рН2—рНь [c.99]

    Таким образом, буферная емкость раствора составляет 0,206 экв NaOH и [c.50]

    В коническую пробирку помещают 25—30 капель анализируемого раствора, 8—10 капель раствора Nh5NO3, а затем отдельными каплями добавляют 2 н. раствор аммиака, каждый раз перемешивая содержимое пробирки стеклянной палочкой. Аммиак следует добавлять до тех пор, пока pH раствора не станет равным примерно 9. Внешним признаком может служить появление слабой мути гидроксидов алюминия, хрома и железа, не исчезающей при перемешивании раствора. Соли аммония, образующиеся при нейтрализации кислого раствора аммиаком, в сочетании с уже добавленным Nh5NO3 не только увеличивают буферную емкость раствора, ио и способствуют коагуляции сульфидов никеля и кобальта, склонных к образованию коллоидных растворов.  [c.274]

    Наиболее эффективные буферные растворы готовят из смесей слабой кислоты и ее соли или слабого основания и ее соли, например СНзСООН+МаСНзСОО или ЫН40Н+ ЫН4С1. Буферное действие подобных смесей основано на следующих процессах. Если к ацетатному буферному раствору СН3СООН + + ЫаСНзСОО прибавлять (в пределах буферной емкости раствора) щелочь, то будет проходить нейтрализация щелочи слабой кислотой  [c.322]

    Работа 5. Определение термодинамических функций реакции, проте кающей в окислительно-восстановительном элементе Работа 6. Определение термодинамических функций реакции окис ления — восстановления методом потенциометрического титрования Работа 7. Определение pH образования гидроксидов металлов Работа 8. Определение буферной емкости растворов методом потен циометрнческого титрования. …….. [c.494]

    Буферную емкость раствора можно определить из кривых зависимости pH раствора от количества прибавленной к нему щелочи или кислоты. Буферная емкость, очевидно, обратно пропорциональна тангенсу угла наклона кривой нейтрализации (см. рис. Х.З). Если кривая идет полого (кривая 2 титрования слабых кислот и оснований), то с1рН/ёЬ мала и, следовательно, буферная емкость велика. Из рис, X. 3 следует, что растворы сильных кислот обладают значительной буферной емкостью в области pH растворы сильных оснований — в области pH > 11 —12. Из кривых также следует, что раствор одной слабой кислоты (одного слабого основания) не является буферным. Но если к нему добавлено заметное количество соли этой кислоты (основания) так что состав раствора отвечает средней части кривых нейтрализации (пологие участки на рис. Х.З), то буферная емкость значительна. Вблизи точки нейтрализации кислот и оснований буферная емкость этих растворов становится очень малой (чем меньше буферность раствора в точке эквивалентности, тем точнее можно оттитровать раствор). [c.601]

    Полагая для простоты расчета, что рН = —1еСн+, после дифференцирования получаем значение буферной емкости растворов сильных кислот  [c.601]

    Буферная емкость раствора тем выше, чем больше концентрация компонентов (кислоты и ее соли, щелочи и ее соли). Как следует нз уравнения (V.62), наибольшей буферHofi емкостью обладает раствор с одинаковой концентрацией компонентов. В этом случае [c.180]


Буферные растворы — Студопедия

Растворы слабых кислот или оснований в присутствии их солей проявляют буферное действие: рН таких растворов мало изменяется при разбавлении и добавлении к ним небольших количеств сильной кислоты или щелочи.

Для вычисления концентрации водородных ионов в буферных растворах применимы уравнения (1.88) и (1.91). рН буферного раствора, содержащего слабую кислоту и ее соль, будет равен

(1.107)

Для рН буферной смеси, состоящей из слабого основания и его соли, имеем следующее выражение:

(1.108)

Если буферная смесь состоит из средней соли (М2А) и кислой соли (МНА) двухосновной кислоты, то

(1.109)

где и — концентрации солей М2А и МНА, — показатель константы диссоциации кислоты Н2А по второй ступени.

Если буферная смесь образована кислыми солями (М2НА, МН2А) трехосновной кислоты, то для расчета рН применимо уравнение

(1.110)

Буферное действие характеризуется буферной емкостью (π). Буферная емкость измеряется количеством сильного основания (b) или кислоты (а), которое необходимо добавить к данному раствору, чтобы изменить рН на единицу.

(1.111)
(1.112)

В области максимального буферного действия буферная емкость раствора, содержащего слабую кислоту (НА) и ее соль (МА), выражается уравнением

(1.113)

СА — общая концентрация раствора (СА= [НА] + [A). Максимальное значение буферная емкость при данной концентрации СА имеет при [Н+] = Kа.

(1. 114)

Достаточное буферное действие проявляется в интервале

При определении буферной емкости раствора, состоящего из слабого основания и его соли, в формулу (1.113) вместо Кавводится константа сопряженной кислоты в соответствии с равенством (1.77).

Пример 26.К 15 мл 0.03 М раствора муравьиной кислоты прибавлено 12 мл 0.15 М раствора формиата калия. Вычислить рН этой смеси.

Решение. Найдем концентрацию кислоты и ее аниона после смешения двух растворов:

 
 

Подставляя эти значения в уравнение (1.88), най­дем


pH = 4.43
 
 

Эту задачу можно решить более просто, если концентрацию кислоты и соли выразить в миллимолях (мМ), учитывая, что объем раствора после разбавления входит в числитель и знаменатель данного выражения.

Подставляя эти значения в выражения для рН, получим

Пример 27. Смешано 10 мл 0.3 М раствора НС1 и 20 мл 0.2 М раствора аммиака. Определить рН полученного раствора.

Решение. В данном примере буферная смесь образовалась в результате реакции

Концентрация соли NH4C1 (CB+) равна взятой концентрации НСl с учетом разбавления раствора

Концентрацию NH3BOH) находим по разности между начальной концентрацией (с учетом разбавления) и концентрацией НС1

Подставляя эти значения в уравнение (1.91), найдем [OH]:


Если выразить концентрацию НС1 и NH3 в мМ, то решение можно провести следующим образом:

Пример 28.К 20 мл 0.2 М раствора гидрофосфата калия добавлено 10 мл 0.25 М раствора НСl. Определить рН полученного раствора.

Решение. При смешении данных растворов про­исходит следующая реакция:

К2НРО4 + НС1 = КН2РО4 + КС1.

В результате образовалась буферная смесь, состоящая из КН2РО4 и К2НРО4. Концентрации анионов Н2РО4 и НРО42- равны

2РО4] = 10×0.25 2.5 мМ; [НРО42-] = 20×0.2 — 10×0.25 = 1.5 мМ.

используя уравнение (1.110), находим рН

Пример 29.Сколько г ацетата натрия надо добавить к 200 мл 0.2 М раствора НСl, чтобы рН = 4.5?

Решение. Напишем уравнение реакции

CH3COONa + HC1 = СН3СООН + NaCl.

В результате данной реакции образовалась уксусная кислота, концентрация которой равна концентрации НС1 (СНА = 0.2). Равновесная концентрация анионов СН3СОО определяется по разности между начальной концентрацией соли (х), и концентрацией НС1

Подставляем данные значения в уравнение (1.107) и находим х

Количество CH3COONa в г на 200 мл (В) равно

Пример 30. Вычислить буферную емкость раствора, состоящего из 1.140 М СН3СООН и 0.205 М CH3COONa, рН = 4.

Решение. Находим общую концентрацию компонентов

СА = 1.140 + 0.205 = 1.345 М.

Подставив в формулу (1.113), получим:

Пример 31. Буферный раствор, приготовленный из раствора аммиака и хлорида аммония, имеет рН = 10. Вычислить буферную емкость этого раствора, если общая концентрация СА= 0.336 М.

Решение. Константа диссоциации сопряженной кислоты согласно реакции

равна

Буферные растворы влияние разбавления — Справочник химика 21





    Влияние разбавления на pH буферного раствора [c.130]

    Влияние разбавления. Величина pH буферного раствора остается практически неизменной при разбавлении, пока его концентрация не уменьшится настолько, что приближения, использованные при выводе уравнений (9-9) и (9-10), станут недействительными. Приводимый ниже пример иллюстрирует поведение типичного буферного раствора при разбавлении. [c.225]








    Из уравнения (100) следует, что pH буферного раствора не зависит от разбавления, поскольку (наряду со значением р/( ) только соотношение концентраций оказывает влияние на pH. Но эта зависимость является приближенной, поскольку коэф->фициенты активности зависят от концентрации. [c.146]

    Далее будут рассмотрены измерения буферной емкости и влияние разбавления, добавления нейтральной соли и изменения температуры и давления на pH буферных растворов. [c.96]

    Приготовьте третью серию тех же растворов и изучите влияние разбавления на pH этих растворов, приливая в каждый из них по 1 мл воды. На какой раствор разбавление сказывается наименьшим образом Расположите растворы в порядке ИХ( способности к сохранению pH при разбавлении. Какова буферная емкость растворов по отношению к разбавлению  [c.232]

    Влияние разбавления на буферную емкость и pH буферного раствора. Готовится буферный раствор так же, как и в предыдущем опыте, затем добавляют еще 10 мл дистиллированной воды, определяют буферную емкость смеси и сравнивают ее с емкостью неразбавленной смеси. Сравнивают также pH этих двух смесей. [c.223]

    Работа 1. Приготовление буферных растворов . … 21 Работа 2. Влияние разбавления на pH буферной смеси. 22 Работа 3. Определение константы диссоциации слабой кислоты. …………………….22 [c.150]

    На рис. 9-2 сопоставлено влияние разбавления на pH буферных и небуферных растворов с исходной концентрацией каждого раствора 1,00 М. Из рисунка ясно, что буферные растворы устойчивы к изменению pH. [c.226]

    Растворы, содержащие одновременно какую-либо слабую кислоту и ее соль или какое-либо слабое основание и его соль и оказывающие буферное действие, называют буферными растворами. Буферные растворы можно рассматривать как смеси электролитов, имеющих одноименные ионы. Присутствие в растворе слабой кислоты или слабого основания и их солей уменьшает влияние разбавления или действия других кислот и оснований на pH раствора.  [c.85]

    Существенную роль в выборе буфера должны играть солевые эффекты и возможность температурных изменений. Нужно иметь в виду и химическую природу компонентов буферного раствора, поскольку добавляемые вещества могут образовывать нерастворимые соединения и комплексы или давать другие нежелательные реакции со средой. Выше (стр. 98) мы рассмотрели влияние типа буфера и его концентрации на буферную емкость, эффект разбавления, солевой эффект и температурный коэффициент. Обсуждение может служить руководством при выборе подходящей буферной системы. [c.114]

    Измеряют pH приготовленного раствора, как указано в работе 22, с применением гальванического элемента, состоящего из индикаторного электрода, обратимого относительно ионов водорода, и электрода сравнения (см. рис. 10.2 и 10.3). Необходимо при этом помнить, что для измерения рН>8 хингидронный электрод не применяют. Измеренная и расчетная величины pH не должны расходиться более чем на 0,2 ед. Повторяют измерение pH 4—5 раз. К испытуемому раствору прибавляют 10 мл дистиллированной воды и после перемешивания раствора снова измеряют pH. Делают вывод относительно влияния разбавления на pH буферного раствора. [c.99]

    Манометрическое измерение БПК. При изучении процесса потребления кислорода применяют манометрические аппараты, например респирометр Варбурга. Недавно в продаже появились упрощенные лабораторные манометрические устройства (рис. 3.16), но они не заменяют стандартного метода разбавления при определении БПК. Пробы сточной воды определенного объема помещают в склянки из коричневого стекла, причем объем пробы зависит от ожидаемого значения БПК. При проведении обычных анализов буферные растворы и питательные вещества не добавляют к пробам, так как предполагается, что неразбавленная сточная вода содержит достаточное количество питательных веществ для биологического роста, а ее буферная способность вполне достаточна для предотвращения изменения pH. Каждую склянку снабжают небольшой магнитной мешалкой, а в крышку каждой склянки помещают чашку, содержащую поглотитель углекислоты — гидроокись калия. Подготовленные склянки соединяют со ртутными манометрами. Пробы непрерывно перемешивают с помощью магнитных мешалок. Установка для перемешивания снабжена электромотором, обеспечивающим вращение каждого магнита. После первичного перемешивания, необходимого для установления равновесного состояния, крышки склянок закрывают плотнее, а на манометры надевают завинчивающиеся крышки, чтобы не допустить влияния барометрических колебаний давления на результаты измерений. Когда микроорганизмы поглощают растворенный в воде кислород, газообразный кислород абсорбируется из воздуха, находящегося в замкнутом пространстве склянки. Молекулы углекислого газа, вырабатываемого микроорганизмами, поглощаются раствором гидроокиси калия, находящимся в чашке под крышкой склянки, и превращаются в ион карбоната. Вследствие этого объем углекислого газа в замкнутом пространстве склянки равен нулю. Уменьшение объема воздуха в склянке, соответствующее потребности в кислороде, указывается на шкале манометра, проградуированной непосредственно в единицах измерения БПК, мг/л. Для поддержания температуры 20° С, требуемой для проведения стандартного анализа на БПК, всю установку помещают в термостат. [c.82]

    Кортюм [10] применил предельный закон Дебая — Хюккеля для приближенного расчета влияния добавки нейтральной соли (0,1 М) к разбавленным растворам сильных и слабых кислот и оснований, а также к буферным растворам. Результаты его расчетов даны в табл. У.4. [c.106]

    Влияние добавления нейтральной соли к буферному раствору на его pH можно охарактеризовать качественно, если рассмотреть буферное равновесие, имея в виду, что первичным эффектом добавления соли в разбавленный раствор будет уменьшение коэффициентов активности ионов. Для незаряженных частиц изменение коэффициентов активности оказывается значительно меньшим. [c.105]

    Если к смеси добавить сильное основание КОН, то в реакцию с ним вступит второй компонент смеси ЫН4+-ЬОН- рьННз-нНгО. Результатом реакции является образование слабого электролита Н2О и, таким образом, введенные ионы ОН» не будут оказывать существенного влияния на pH раствора. В табл. 3.8 приведены основные типы буферных растворов и формулы для расчета pH. Из расчетных формул видно, что pH буферных растворов зависит от константы диссоциации слабой кислоты или основания, соотношения концентраций компонентов смеси, pH кислых буферных растворов и практически не зависит от температуры. Разбавление (до определенных пределов) не влияет, поскольку при этом концентрации компонентов смеси меняются одинаково и их соотношение [c.57]

    Для того чтобы калибровочный график был линейным, отношение Сх/Сг должно оставаться практически постоянным. Поэтому в случае, когда равновесие связано с переносом протона, влияние разбавления на отношение Сх/Сг можно свести к минимуму, если ввести избыточное количество кислоты или основания, либо поддерживать постоянное значение pH добавлением буферного раствора. Например, при изучении растворов хрома (VI) прямую линию получают, используя сильно кислотные растворы (когда преобладает СггО ) или, наоборот, сильно основные (с преобладанием СгО ). Если же исследовать водный раствор, не контролируя pH, калибровочный график искривляется. При исследовании комплексов металлов часто необходимо контролировать как pH, так и концентрацию избыточного лиганда. [c.127]

    Влияние разбавления подобных растворов на pH сравнительно невелико, поэтому они называются буферными. [c.66]

    Иа основании почти параллельного расположения кривых, изображенных на рпс. 155, для низких концентраций можно сделать вывод о том, что пунктирная линия, проведенная через точку пересечения кривой с осью ординат (lgЖA) будет отражать свойства бесконечно разбавленной уксусной кислоты в растворах хлористого натрия. В таких растворах эффект среды (слабой кислоты) равен нулю. Это обстоятельство свидетельствует о наличии очень важного ограничения по отношению к тем результатам, которые могут быть получены при работе с элементами без жидкостных соединений, содержащими небуферные растворы. Если не учитывать специальных термодинамических данных, эти элементы дают значение величины или растворах солей при нулевой концентрации слабо11 кислоты ( 1 = 0). В растворе, содержащем конечное количество слабого электролита, с помощью таких элементов нельзя определить величину Ад. С другой стороны, этот метод показывает путь решения данной задачи, так как он указывает, что для этого необходимо знать влияние среды — слабой кислоты —или зависимость от т . Когда будут выполнены дальнейшие исследования в этой области и установлены общие законы влияния изменения состава растворителя, тогда, можно будет определить значение /Пц в кислотно-солевых растворах различного состава, а также важную величину гпл в буферных растворах. [c.484]

    Влияние ионной силы. До сих пор мы не учитывали в уравнении Гендерсона члена, содержащего коэффициенты активности, поэтому полученные результаты следует считать применимыми только к разбавленным растворам. Приведенные в литературе значения pH для определенных буферных растворов будут правильны только в случае систем с точно теми же значениями концентраций, которыми обладают эти растворы. Если же раствор был разбавлен или к нему добавлена нейтральная соль, то pH раствора меняется вследствие изменения коэффициентов активности, которые не принимались в расчет в упрощенном уравнении Гендерсона. Для того чтобы учесть изменение ионной силы среды и сопровождающее его изменение коэффициентов активности, удобно воспользоваться уравнением Гендерсона в его полной форме с коэффициентами активности, выраженными в виде функций от ионной силы с помощью уравнения Дебая—Гюккеля. Как было показана на стр. 424, это уравнение можно написать так  [c.549]

    Имеются два эффекта разбавления, которые целесообразно рассматривать отдельно. Первый — это влияние разбавления на равновесие воды, которая является одновременно и слабой кислотой и слабым основанием. Он вызывает сдвиг в нейтральную область. Второй — это влияние разбавления на коэффициент активности. В разбавленных растворах, где применимо уравнение (V. 27), значение dlgyldl всегда отрицательно. Изменения в меж-ионном взаимодействии при разбавлении раствора имеют тенденцию увеличивать коэффициенты активности и повышать величину pH растворов сильных оснований, слабокислых буферных растворов [значение 2z+l) отрицательно] и кислых солей [сравнить уравнения (V. 19), (V. 27) и (V. 29)]. Значение pH растворов сильных кислот [уравнение (V. 19)] и буферных растворов, состоящих из слабых оснований и их солей [уравнение (V. 27), где (224-1) положительно] имеет тенденцию уменьшаться. Суммарный результат этих двух эффектов состоит в том, что pH слабокислотных буферных систем, имеющих pH больше 7, проходит через максимум при низкой концентрации. Таким же образом pH растворов, состоящих из слабого основания и его соли, может пройти через минимум, если основание настолько слабое, что pH раствора меньше 7. [c.105]

    В разбавленном фосфатном буферном растворе (0,0Ш) при iii 7 стойкость выше, чем в более концентрированном растворе (0,5М). Влияние добавки сульфата (повышение потенциала и ухудшение стойкости) наблюдается в случае разбавленного фосфата, в концентрированном фосфате сульфат не оказывает влияния. Из полученных [c.21]

    Выясняют влияние разбавления раствора на диссоциацию комплекса проводят разбавление раствора в п раз и увеличивают толщину поглощающего слоя в я раз. Если ко1Мплексное соединение устойчиво, значение А не изменяется. Однако при разбавлении возможен гидролиз данного соединения, тогда произведение с1 изменяется. Для поддержания постоянного значения pH разбавление проводят буферным раствором. При этом необходимо знать, не происходит ли побочное комплексообразование с компонентами буферного раствора (конкурирующие реакции). Для этого нужно проверить, соблюдается [c.44]

    Хегглунд [94] обрабатывал в течение разных периодов времени еловую древесину, предварительно сульфированную в течение 2—5 ч при 128°, буферным раствором фосфорнокислого натрия и разбавленной фосфорной кислотой при 150°. На основании анализов на серу и метоксилы он заключил, что низкосуль-фированный лигнин легко конденсируется под влиянием кислых катализаторов. Каталитическое действие имеет место тогда, когда частично сульфированная древесина нагревается с фосфорной кислотой. С буферным раствором фосфата натрия лигносульфоновая кислота превращалась в натриевую соль в результате обмена оснований.  [c.366]

    Для определения кобальта экстрагируют кобальт из водного раствора раствором реагента в петролейно.М эфире [592]. Реагент позволяет обнаружить кобальт при разбавлении 1 10 000 000. Окраска устойчива и не изменяется несколько часов. При определении необходимо контролировать кислотность водного раствора, так как оптическая плотность зависит от pH. Наибольшая интенсивность окраски наблюдается при pH 3,8—4,4. Реагент взаимодействует также с солями паллг дия и железа (HI), образуя с ними соединения соответственн зеленого и коричневого цвета, которые также экстрагируются петролейным эфиром. Медь, ртуть, никель, цинк, железо (II) образуют с о-нитрозофенолом растворимые в воде окрашенные соединения, однако они, в отличие от комплексов кобальта, палладия и железа, не растворимы в петролейном эфире и поэтому не мешают. Влияние трехвалентного железа можно устранить применением цигратного буферного раствора, из раствора которого железо не экстрагируется раствором реагента в петролейном эфире.  [c.142]

    В 2 мл фильтрата пробы гемолизованной крови теловека, разбавленной в 5 раз 57о»НОЙ метафосфорной кислотой, по реакции с N-этилимидом малеиновой кислоты было найдено 0,75 мкмоль тиольной группы, а в 4 мл—1,48 мкмоль. Как и нри анализе вытяжки печени, глутатион, прибавленный к фильтрату крови, можно также количественно определить по реакции с N-этилимидом малеиновой кислоты. Реакцию с фильтратом крови проводили с добавлением 4 мл 1 М фосфатного буферного раствора (pH = 6,8) для нейтрализации метафосфорной кислоты, что не оказывало влияния на коэффициент поглон ения N-этилимида малеиновой кислоты. [c.567]

    Соотношение между солевым эффектом и эффектом разбавления. Бейтс, Даймонд, Эден и Акри [13] исследовали влияние солей на коэффициенты активности в буферных растворах, образованных при полунейтрализации слабокислотного калий п-фенолсуль-фоната (КИРз) гидроокисью натрия. Значение ран этих буферных растворов на основе закона действия масс будет выражено так [c.107]

    Общие соображения. Теперь мы можем сделать некоторые обилие заключения по поводу влияния температуры на величину pH. В разбавленных растворах изменение коэффициента активности с температурой отрицательно и одинаково во всем диапазоне pH. Это изменение приводит к уменьшению величины драв./дТ для сильных оснований, кислых солей и слабокислых буферных растворов (г отрщательно) и увеличению дран.1дТ. для сильных [c.112]

    В этом случае меньший шприц содержит концентрированный растюр исследуемых соединений, а большлй — чистую воду (или буферный раствор соответствующей ионной силы). При смешивании соединения в основном диссоциируют на компоненты. Смеситель с отношением 100 1 позволяет также последовательно регулировать стадии перемешивания без сильного влияния разбавления. Более полно метод концентрационного скачка обсуждается в [16], гл. 15. [c.399]

    Оперирование ионной силой раствора весьма важно для биохимиков и биологов, ибо ионный эффект в разбавленных растворах пропорционален не их молярной концентрации, а их ионной силе. Вот почему, например, при изучении того или иного явления в зависимости от концентрации водородных ионов необходимо брать буферные растворы одинаковой ионной силы во избежание затемнения результатов вторичными солевыми эффектами. При растворении денатурированных белков в солевых растворах также приходится считаться с ионной силой растворов. Так, Т. В. Саенко (1951 г.) показала, что растворимость денатурированного по ее способу осадка под влиянием Na l, K l, СаСЬ и N32804 обусловлена не специфическим действием того или иного электролита, а их ионной силой. При одинаковой ионной силе растворимость оказалась одинаковой независимо от характера электролита. При повышении ионной силы сверх 0,1 N эта зависимость ионного эффекта нарушается. [c.147]

    Вернемся -к обсуждению кинетики рассматриваемой реакции. Брёнстед и Педерсен [3] показали, что в разбавленных растворах сильных кислот скорость разложения нитрамида (при 15°С) не зависит от концентрации ионов водорода при изменении ее в широком интервале значений (10 —4-10 М). Этот факт они объяснили с помощью механизма основного катализа молекулами воды, сделав вывод об отсутствии кислотного катализа. Кроме того, было установлено, что добавление инертных солей незначительно изменяет скорость процесса. Последующие исследования, выполненные в более концентрированных растворах [18, 19], показали также небольшое влияние на кинетику реакции разложения солей и сильных кислот. Однако этими эффектами обычно можно пренебречь, так что сомнительно, был ли действительно обнаружен кислотный катализ в водном ра1ств0ре. Большинство экспериментов Брёнстед и Педерсен проводили в буферных растворах, приготовленных из слабых кислот. В условиях, когда кислотность растворов достаточно высока, так что каталитический эффект ионов гидроксила пренебрежимо мал, константа скорости не зависит от концентрации ионов водорода и кислотной компоненты буферной смеси и имеет вид [c.193]


Измерение кислотосвязывающей способности ингредиентов, используемых в рационах свиней

21 января 2019 — Статья


Peadar G. Lawlor, P. Brendan Lynch, Patrick J. Caffrey, James J. O’Reilly and M. Karen O’Connell


Ветеринарный журнал Ирландии

Официальный журнал Ирландии в области ветеринарии, репрезентативный орган по ветеринарии для специалистов

2005 58:447
https://doi.org/10.1186/2046-0481-58-8-447 ©The Author(s) 2005


Опубликовано: 1 Августа 2005


Некоторые кормовые ингредиенты связывают в желудке больше кислоты, чем другие, и по этой причине их лучше всего исключать из кормов для свиней, если нужно повысить кислотность желудка. Целью данного исследования было измерить кислотосвязывающую способность (ABC) ингредиентов, обычно используемых в кормах для свиней. Ингредиенты были классифицированы следующим образом: (i) молочные продукты (n = 6), (ii) зерновые (n = 10), (iii) продукты из корнеплодов и мякоти (n = 5), (iv) растительные белки (n = 11) , (v) мясная и рыбная мука (n = 2), (vi) лекарственные препараты (n = 3), (vii) аминокислоты (n = 4), (viii) минеральные вещества (n = 16), (ix) соли кислот (n = 4), (x) кислоты (n = 10). Образец 0,5 г сырья суспендировали в 50 мл дистиллированной деионизированной воды при постоянном перемешивании. Эту суспензию титровали 0,1 моль/л HCl или 0,1 моль/л NaOH, так что для достижения рН 3,0 требовалось приблизительно 10 добавок титранта. Показания рН после каждого добавления записывали после уравновешивания в течение трех минут. Кислотосвязывающую способность ABC рассчитывали как количество кислоты в миллиэквивалентах (мэкв), необходимое для понижения pH 1 кг кормового сырья до (а) pH 4,0 (ABC-4) и (b) pH 3,0 (ABC-3). Категории кормового сырья имели статистически отличающиеся (P <0,01) значения ABC. Средние значения ABC-4 и ABC-3 для десяти категорий составляли: (i) 623 (SD 367.0) и 936 (SD. 460.2), (ii) 142 (SD 79.2) и 324 (SD 146,4), (iii) 368 (SD 65,3) и 804 (SD 126,7), (iv) 381 (SD 186,1) и 746 (SD 227,0), (V) 749 (SD 211,6) и 1508 (SD 360,8) , (VI) 120 (SD 95,6) и 261 (SD 163,2), (VII) 177 (SD 60,7) и 1078 (SD 359.0), (viii) 5064 (SD 5525.1) и 7051 (SD 5911.6), (ix) 5057 (SD 1336. 6) и 8945 (SD 2654.1) и (x) -5883 (SD 4220.5) и -2591 (SD 2245.4) мэкв HCl на кг соответственно. В пределах категории ABC-3 и ABC-4 значения были высоко коррелированными: значения R2 0,80 и более для категорий продуктов i, iv, v, vi, vii и viii. Корреляция между прогнозируемыми и наблюдаемыми значениями ABC для 34 комбикормов составляла 0,83 для ABC-4 и 0,71 для ABC-3. Был сделан вывод, что полнорационные корма с низкими значениями ABC могут быть сформулированы путем тщательного выбора ингредиентов. Конечный pH, до которого измеряется ABC, не должен иметь большого значения, поскольку ABC-3 и ABC-4 имеют высокую корреляцию.

Вступление


У свиней переваривание белка начинается в желудке под действием пепсинов, которые выделяются слизистой оболочкой желудка также как и проферменты — пепсиногены. Превращение пепсиногена в пепсин происходит быстро при рН 2,0, но очень медленно при рН 5,0-6,0. В свою очередь, пепсины лучше всего работают в кислой среде, pH от 2,0 до 3,5, и активность быстро снижается выше этого pH. Углеводный гидролиз в желудке происходит под действием амилазы слюны, которая, в отличие от пепсина, инактивируется, когда pH падает до 3,5 [14, 18, 22].


У поросят низкая секреция кислоты, и основным источником кислотности является бактериальная ферментация лактозы из молока свиноматок в молочную кислоту [9, 10, 14]. Высокий уровень лактата в желудке имеет тенденцию ингибировать секрецию соляной кислоты [10, 22]. Проедание твердой пищи снижает уровень молочной кислоты в желудке [22] и стимулирует выработку соляной кислоты [10, 7], но на практике потребление малышкового корма низкое и варьируется, по крайней мере, до возраста четырех недель [15].


В период отъема сочетание низкого уровня секреции кислоты, недостатка субстрата лактозы и потребления больших порций корма через нечастые промежутки времени может привести к повышению pH, часто до более чем 5,0, и уровень рН может оставаться высоким в течение нескольких дней [14]. Высокая кислотно-связывающая/буферная способность корма (его способность нейтрализовать кислоту) способствует дальнейшему повышению pH желудка [20, 13, 6]. Включение сыворотки или лактозы в стартовую диету обеспечивает продолжение бактериальной ферментации и некоторое, хотя и уменьшенное, производство молочной кислоты [14, 11]. Развитие способности секретировать соляную кислоту происходит быстрее у поросят-отъемышей, чем у поросят-сосунов [8].


Повышенный pH желудка после отъема приводит к снижению усвоения корма, который затем ферментируется в переднем отделе толстого кишечника и может спровоцировать диарею. Высокий рН в желудке также позволит патогенам выживать и даст им больше возможностей для колонизации пищеварительного тракта [6, 22].


Концепция манипулирования кислотностью желудка путем добавления кислоты в корма или использования кормов с низкой кислотосвязывающей или буферной способностью [20, 13, 6, 16, 17]существует уже давно, и добавление органических кислот в стартовый корм для поросят является обычной практикой. Тем не менее, имеется мало информации о кислотосвязывающей способности (ABC) ингредиентов, которые используются при составлении рецептов комбикормов. Ограниченные опубликованные данные были собраны с использованием методов с разными конечными точками титрования (например, pH = 3,0 или pH = 4,0), так что значения не сопоставимы [20, 13, 6, 12]. Целью данного исследования было найти значения ABC и буферной емкости отдельных кормовых ингредиентов и категорий ингредиентов и выяснить, существует ли корреляция между значениями ABC-3 и ABC-4. Еще одна цель состояла в том, чтобы исследовать возможность составления кормовых рационов с низким ABC для поросят-отъемышей, используя значения ABC для каждого ингредиента в матрице рецепта.

Материалы и методы


Процедуры


Ингредиенты, обычно используемые в рационах свиней, были получены в течение ряда лет из различных коммерческих источников в Ирландии. Все ингредиенты (в том виде, в котором они были получены) были размолоты через 2 мм сито с использованием лабораторной молотковой мельницы (Christy and Norris, Scunthorpe, UK) и хранились в герметичных банках при комнатной температуре до анализа. Измерения были завершены в течение одного месяца после получения каждого образца. Ингредиенты были сгруппированы по следующим категориям для простоты анализа: (i) молочные продукты, (ii) злаки, (iii) продукты из корнеплодов и мякоти, (iv) растительные белки, (v) мясная и рыбная мука, (vi) препараты, (vii) аминокислоты, (viii) минералы, (ix) соли кислот и (x) кислоты. Для определения pH и кислотосвязывающей способности (ABC) использовали модификацию метода Jasaitis et al. [13]. Данный метод использовал только pH = 4,0 в качестве конечной точки титрования, тогда как в настоящем исследовании использовались pH = 3,0, а также pH = 4,0 в качестве конечных точек титрования, чтобы обеспечить данные, более значимые для кормления свиней. Все измерения pH были выполнены с использованием лабораторного pH-метра (PHM 220, Radiometer, Copenhagen), который был откалиброван с использованием сертифицированных буферных растворов pH = 4,0 и pH = 7,0 (Radiometer, Copenhagen). Образец 0,5г ингредиента/сырья суспендировали в 50 мл дистиллированной и деионизированной воды и непрерывно перемешивали магнитной мешалкой. Титрование осуществляли путем добавления кислоты (0,1N HCl) с различными приращениями (от 0,1 до 10 мл в зависимости от типа ингредиента и стадии титрования). Кислота добавлялась таким образом, что для достижения рН 3,0 требовалось приблизительно 10 отдельных добавлений кислоты. Начальное значение pH и все последующие показания, полученные во время титрования, регистрировали после уравновешивания в течение трех минут. ABC рассчитывали как количество кислоты в миллиэквивалентах (мэкв), необходимое для понижения рН 1 кг образца до (а) рН 4,0 (АВС-4) и (b) рН 3,0 (АВС-3). Буферную емкость (BUF) рассчитывали путем деления ABC на общее изменение единиц pH [от начального pH до конечного pH (а) 4,0 (BUF-4) и (b) 3,0 (BUF-3)]. BUF выражает количество кислоты, необходимое для получения изменения единиц pH кормового ингредиента/образца корма.


Корма/ингредиенты с рН менее 3 или 4 титровали, как указано выше, но с 0,1 N NaOH до достижения рН 4,0 и/или рН 3,0. Значения ABC и BUF в этих случаях были отрицательными.


Статистический анализ


Средние значения и стандартное отклонение для каждого ингредиента рассчитывали для pH, ABC-4, ABC-3, BUF-4 и BUF-3. Уравнения регрессии (Proc Reg of Sas Inc., Cary, North Carolina) были установлены в отношении ABC-3 к ABC-4 для ингредиентов в каждой категории. Эту процедуру также использовали для установления взаимосвязи между прогнозируемыми и наблюдаемыми значениями ABC-4 и ABC-3 для 34 комбикормов свиней. Прогнозируемые значения были получены путем включения значений ABC-4 и ABC-3 каждого отдельного ингредиента в матрицу комбикорма.

Результаты


Средние значения ABC и BUF для каждого ингредиента показаны в Таблице 1. Средние значения ABC для каждой категории и корреляция между значениями ABC-3 и ABC-4 для каждой категории показаны в Таблице 2. Корреляция между прогнозируемыми и наблюдаемыми значениями ABC для 34 рационов отъема представлены в Таблице 3.


Таблица 1


pH, кислотосвязывающая способность (ABC) и буферная емкость (BUF) некоторых часто используемых кормовых ингредиентов (среднее значение ± s. d.)























































































Ингредиенты

N1

pH2

ABC-43

ABC-34

BUF-45

BUF-36

Молочные ингредиенты

Кислотный казеин

1

3.9

0

200

0

222

Свиноматочное молоко

2

8. 1 ± 0.04

481 ± 1.0

650 ± 70.7

118 ± 0.8

128 ± 14.8

Сухая сыворотка

9

6.6 ± 0.31

434 ± 99.9

714 ± 149.3

168 ± 36.5

199 ± 39.9

Заменитель молока

4

6.7 ± 0.22

579 ± 54.6

892 ± 97.8

214 ± 38.1

240 ± 40. 6

Обезжиренное молоко

3

7.1 ± 0.20

756 ± 59.6

1105 ± 108.7

242 ± 29.4

268 ± 35.4

Сычужный казеин

3

8.1 ± 0.06

1423 ± 35.5

1929 ± 76.9

348 ± 4.0

379 ± 11.1

Зерновые

 

 

 

 

 

Овсяные хлопья

1

6. 7

72

180

27

49

Пшеница

12

6.9 ± 0.12

108 ± 14.9

194 ± 15.8

37 ± 5.0

50 ± 3.7

Мелкая овсяная крупа

1

5.5

81

239

56

97

Ячменные отруби

1

6. 7

104

240

39

65

Кукурузный крахмал

6

7.0 ± 0.78

91 ± 45.6

202 ± 58.5

29 ± 11.4

51 ± 13.5

Кукуруза

8

6.7 ± 0.24

111 ± 35.8

254 ± 53.1

41 ± 10.6

68 ± 11.1

Ячмень

14

6. 6 ± 0.18

113 ± 14.3

266 ± 43.1

43 ± 3.6

73 ± 10.5

Кукурузные хлопья

1

7.6

240

424

67

92

Кукурузная барда

8

4.4 ± 0.17

96 ± 38.6

438 ± 42.9

262 ± 75.4

317 ± 56.3

Пшеничные мелкие отруби

12

6.9 ± 0.29

292 ± 20.6

572 ± 24.0

100 ± 12.1

146 ± 14.7

Продукты из корнеплодов и мякоти

 

 

 

 

 

Сахар

2

5.8 ± 0.06

23 ± 8.4

98 ± 11.8

13 ± 5.2

36 ± 3.5

Маниока

1

5.5

167

393

110

156

Свекловичный жом

1

6.0

191

480

98

163

Патока

10

6.1 ± 0.08

399 ± 37.6

790 ± 45.5

190 ± 19.1

255 ± 16.9

Цитрусовый жом

13

6.8 ± 0.08

373 ± 25.4

873 ± 49.9

135 ± 8.1

232 ± 12.2

Растительные протеины

 

 

 

 

 

Барда сорго

1

4.1

14

276

174

256

Бобы

1

6.8

275

473

98

125

Пальмоядровая мука

9

5.9 ± 0.10

250 ± 38.2

485 ± 51.5

132 ± 23.2

167 ± 20.2

Горох

10

6.8 ± 0.11

278 ± 24.0

515 ± 43.1

98 ± 9.8

134 ± 12.7

Люпин

1

6.2

337

645

156

204

Кукурузный глютен

15

4.4 ± 0.07

114 ± 19.7

571 ± 79.4

334 ± 73.1

424 ± 71.4

Полножирная соя

10

6.9 ± 0.28

480 ± 43.5

823 ± 62.2

166 ± 13.9

212 ± 16.8

Подсолнечниковый шрот

11

6.7 ± 0.19

482 ± 52.7

852 ± 91.4

180 ± 14.7

231 ± 16.4

Сойкомил

1

7.5

622

959

180

216

Рапсовый  шрот

12

6.3 ± 0.11

498 ± 49.3

945 ± 65.2

215 ± 20.5

284 ± 21.2

Соевый шрот

12

7.1 ± 0.06

642 ± 51.1

1068 ± 74.0

210 ± 18.0

263 ± 20.2

Мясная и рыбная мука

 

 

 

 

 

Мясокостная мука

1

6.6

595

920

214

243

Рыбная мука

10

6.7 ± 0.37

738 ± 219.3

1457 ± 334.5

285 ± 96.8

404 ± 105.9

Жир

 

 

 

 

 

Жир

1

4.9

16

137

17

72

Смесь жиров

1

6.6

363

609

138

168

Препараты

 

 

 

 

 

Spiratet

1

5.6

114

340

73

133

Холин хлорид

12

6.7 ± 0.52

101 ± 68.6

226 ± 136.0

37 ± 23.5

61 ± 35.8

Tylamix (прим.пер. — тилозин)

1

7.0

370

610

123

152

Микробильный протеин

 

 

 

 

 

Дрожжи

1

3.4

150

130

-250

325

Аминокислоты

 

 

 

 

 

Лизин

11

6.5 ± 0.38

123 ± 23.3

695 ± 124.3

50 ± 6.0

200 ± 22.5

Триптофан

8

7.0 ± 0.23

179 ± 17.1

1024 ± 90.8

60 ± 4.6

258 ± 25.4

Метионин

9

6.5 ± 0.34

192 ± 75.9

1219 ± 267.0

77 ± 23.0

349 ± 52.5

Треонин

11

6.5 ± 0.22

218 ± 57.6

1386 ± 354.2

86 ± 17.2

391 ± 83.4

Минералы

 

 

 

 

 

Сульфат железа

3

3.2 ± 0.09

-655 ± 18.1

93 ± 53.2

-821 ± 77.3

456 ± 96.2

Соль

6

7.5 ± 0.18

83 ± 21.5

162 ± 37.5

24 ± 6.8

36 ± 9.1

Сульфат меди

3

5.1 ± 0.06

92 ± 3.3

269 ± 9.2

80 ± 7.1

125 ± 0.6

Сульфат кобальта

3

7.4 ± 0.04

329 ± 6.5

516 ± 9.7

97 ± 3.0

117 ± 1.5

Моноаммоний фосфат

3

4.2 ± 0.05

46 ± 10.5

815 ± 40.1

247 ± 13.2

687 ± 33.8

Оксид железа

3

8.7 ± 0.16

549 ± 78.5

986 ± 78.6

117 ± 15.8

173 ± 12.5

Финишные минералы и витамины

3

5.2 ± 0.04

3357 ± 305.5

5123 ± 303.9

2772 ± 194.7

2317 ± 104.8

Минералы и витамины на отъеме

3

5.2 ± 0.03

4292 ± 1008.9

6302 ± 1054.0

3472 ± 765.1

2819 ± 448.8

Дикальция фосфат

5

7.6 ± 0.19

3098 ± 1028.5

5666 ± 1852.4

857 ± 293.7

1234 ± 431.2

Минералы и витамины для свиноматок

3

5.3 ± 0.05

5413 ± 216.4

7503 ± 132.3

4182 ± 300.5

3268 ± 117.1

Цитрат калия

3

8.6 ± 0.07

5703 ± 1.6

7851 ± 13.6

1251 ± 19.0

1412 ± 19.1

Монодикальция фосфат

9

4.4 ± 0.26

291 ± 159.5

5494 ± 2574.3

1302 ± 980.8

4400 ± 2564.3

Цитрат натрия

3

8.4 ± 0.19

6334 ± 13.6

8745 ± 20.5

1449 ± 66.9

1628 ± 58.6

Кальцинированный фосфат

3

9.9 ± 0.09

6412 ± 1032.9

10436 ± 337.5

1085 ± 161.0

1511 ± 28.9

Формиат кальция

3

7.4 ± 0.15

3983 ± 97.9

12069 ± 409.7

1182 ± 29.6

2760 ± 18.3

Оксид марганца

3

8.8 ± 0.07

6678 ± 1045.7

10887 ± 2264.6

1400 ± 210.9

1887 ± 381.9

Бикарбонат натрия

3

8.7 ± 0.44

12566 ± 554.1

12870 ± 399.1

2706 ± 147.4

2280 ± 110.3

Известняковая мука

13

8.9 ± 0.46

12932 ± 21883

15044 ± 2125.4

2661 ± 479.8

2565 ± 380.6

Оксид цинка

3

8.3 ± 0.19

16321 ± 11701

17908 ± 1100.9

3768 ± 193.0

3363 ± 238.0

Кислоты

 

 

 

 

 

Ортофосфорная кислота

3

1.6 ± 0.02

-8858 ± 168.2

-7957 ± 204.5

-3665 ± 54.5

-5616 ± 97.4

Фумаровая кислота

3

2.3 ± 0.06

-10862 ± 469.6

-4093 ± 669.7

-6314 ± 54.6

-5659 ± 478.7

Муравьиная кислота

3

2.3 ± 0.03

-13550 ± 765.0

-3473 ± 110.3

-7824 ± 572.9

-4745 ± 344.7

Лимонная кислота

5

2.2 ± 0.03

-5605 ± 202.2

-2349 ± 164.3

-3156 ± 89.9

-3024 ± 97.5

Аскорбиновая кислота

3

2.8 ± 0.03

-217 ± 28.6

-2249 ± 77.0

-177 ± 19.4

-10159 ± 1048.2

Яблочная кислота

3

2.2 ± 0.15

-7214 ± 694.6

-2550 ± 769.0

-4084 ± 575.8

-3242 ± 333.0

Молочная кислота

3

2.4 ± 0.02

-5079 ± 53.9

-1498 ± 23.7

-3129 ± 63.0

-2405 ± 111.3

Уксусная кислота

3

2.9 ± 0.02

-2283 ± 104.1

-141 ± 24.9

-2011 ± 133.1

-1031 ± 33.6

Пропионовая кислота

3

3.0 ± 0.01

-1358 ± 276.5

-5 ± 8.2

-1348 ± 259.6

-238 ± 412.4

Сорбиновая кислота

1

3.5

-220

120

-400

267


1Число образцов. 2Начальный pH образца. 3Кислотосвязывающая способность до pH 4.0. 4 Кислотосвязывающая способность до pH 3.0. 5Буферная емкость до pH 4.0. 6 Буферная емкость до pH 3.0


Таблица 2


Модели прогнозирования кислотосвязывающей способности до pH 3,0 (ABC-3) от кислотосвязывающей способности до pH 4,0 (ABC-4) для различных видом кормового сырья













Вид кормового сырья

N1

ABC-4

ABC-3

Y2

A3

B4

(R2)5

(Adj.R2)6

RSD7

Молочные продукты

22

623 ± 367.0

936 ± 460.2

ABC-4

-118.45***

0.79***

0.99

0.99

39.55

Зерновые

64

142 ± 79.2

324 ± 146.4

ABC-4

-2.34

0.45***

0.68

0.67

45.41

Продукты из корнеплодов и мякоти

27

368 ± 65.3

804.7 ± 126.7

ABC-4

14.50

0.44***

0.73

0.72

34.75

Растительные протеины

84

380.7 ± 186.1

746 ± 227.0

ABC-4

-177.57***

0.75***

0.83

0.83

76.49

Мясная и рыбная мука

11

749 ± 211.6

1508 ± 360.8

ABC-4

-56.66

0.53***

0.83

0.81

91.75

Препараты

14

120 ± 95.6

261 ± 163.2

ABC-4

-26.55+

0.56***

0.92

0.91

27.52

Аминокислоты

39

177 ± 60.7

1078 ± 359.0

ABC-4

7.40

0.16***

0.87

0.86

22.51

Минералы

73

5064 ± 5525.1

7051 ± 5911.6

ABC-4

-1157.30***

0.88***

0.89

0.89

1833.53

Соли кислот

10

5057 ± 1336.6

8945 ± 2654

ABC-4

4909.16*

0.02

0.01

-0.12

1416.90

Кислоты

30

-5883 ± 4220.5

-2591 ± 2245.4

ABC-4

-2771.41**

1.20***

0.41

0.39

3304.56


1Число образцов. 2Зависимая переменная. 3Коэффициент регрессии. 4Коэффициент регрессии для регрессии на ABC-3. 5 Коэффициент детерминации. 6Скорректированный R2. 7Остаточное стандартное отклонение.


Таблица 3


Модели для прогнозирования наблюдаемой кислотосвязывающей способности до pH 4,0 (ABC-4) и наблюдаемой кислотосвязывающей способности до pH 3,0 (ABC-3) от их соответствующих прогнозируемых значений ABC





Показатель

N1

Фактическое значение

Прогнозируемое значение

Y2

A3

B4

(R2)5

(Adj. R2)6

RSD7

ABC-4

34

259 ± 93.3

294 ± 124.8

Фактическое ABC-4

59.50**

0.68***

0.83

0.82

39.11

ABC-3

34

608 ± 88.8

640 ± 77.6

Фактическое ABC-3

-9.32

0.97***

0.71

0.70

48.28


1Число образцов. 2Зависимая переменная. 3Коэффициент регрессии. 4Коэффициент регрессии для регрессии на прогнозируемые АВС-4 или ABC-3. 5Коэффициент детерминации. 6Скорректированный R2. 7Остаточное стандартное отклонение.


Начальный pH, ABC-4 и ABC-3 значительно варьировались между отдельными ингредиентами. Категории ингредиентов были статистически различны (P <0,01) в отношении значений ABC и BUF, но также были обнаружены большие различия в категориях ингредиентов по исходному pH, ABC и BUF.


Соли кислот и минералы были категориями, которые имели самые высокие значения ABC и BUF. Большие различия наблюдались между различными типами минералов. Оксид цинка, известняковая мука и бикарбонат натрия имели самые высокие значения ABC. Из источников фосфора дефторированный фосфат имел самые высокие значения ABC, дикальцийфосфат и монокальцийфосфат имели промежуточные значения, в то время как моноаммонийфосфат имел самые низкие значения. Мясная и рыбная мука, молочные продукты, аминокислоты, продукты из корнеплодов и мякоти и растительные белки были категориями органических ингредиентов с самыми высокими значениями ABC и BUF. Зерновые имели самые низкие значения в категории органических ингредиентов. Из ингредиентов, как неорганических, так и органических, категория кислот имела самые низкие значения ABC и BUF. Большинство значений ABC для отдельных кислот были отрицательными, причем ортофосфорная, фумаровая, муравьиная, яблочная и лимонная кислоты имели самые отрицательные значения.


Средние значения ABC-3 и ABC-4 для ингредиентов внутри категорий хорошо коррелируют. Значения R2 0,90 или выше были определены для молочных продуктов и лекарственных препаратов. Значения R2 от 0,85 до 0,90 были определены для аминокислот и минералов. Как растительные белки, так и мясо и рыбная мука имели значения R2 от 0,80 до 0,85.

Значения ABC для стартовых рационов свиней были предсказаны исходя из среднего значения ABC (Таблица 1) каждого ингредиента в их составе и их количества в рационе. Корреляция между предсказанными и наблюдаемыми значениями ABC была относительно хорошей. Для ABC-4 R2 был 0,83, а для ABC-3 R2 был 0,71.

Обсуждение

Некоторые ингредиенты связывают больше кислоты в желудке, чем другие, и по этой причине их использование в рационах свиней может привести к повышению желудочного рН. Высокий рН в желудке вреден для свиней, поскольку он способствует пролиферации вредных микроорганизмов [6] и подавляет переваривание белка [14, 18, 22].

В настоящем исследовании был рассмотрен ряд ингредиентов, которые обычно используются в рационах свиней. Предполагалось, что будут определены ингредиенты с низким ABC, которые затем можно будет использовать для составления стартового рациона таким образом, чтобы повысить кислотность желудка. Jasaitis et al. [13] обнаружили, что минеральные добавки имели более высокие значения ABC-4 и BUF-4, чем органические ингредиенты. В настоящем эксперименте минералы как категория ингредиентов имели вторые по величине значения ABC и BUF среди всех исследованных категорий. Было обнаружено, что соли кислот имели самые высокие значения. Jasaitis et al. [13] обнаружили, что карбонаты и двухосновные или трехосновные минеральные добавки имели самые высокие значения ABC и BUF. За исключением микроэлементов оксида цинка и оксида марганца, настоящий эксперимент согласуется с этим выводом. Известняковая мука и бикарбонат натрия имели самые высокие значения ABC, причем минералы с дефторированными фосфатами, дикальций фосфатом и монодикальций фосфатом являются следующими по величине. Болдуан [5] обнаружил, что увеличение минеральных добавок в рационе с 0 до 4% утроило значение ABC-4. По этой причине Bolduan et al. [6] и Bolduan [5] предложили ограничить содержание минералов в стартовом рационе в течение короткого периода после отъема. Было высказано предположение, что эта практика принесет пользу свиньям с точки зрения здоровья. Однако это может в некоторой степени замедлить рост, так как потребность в минералах для формирования костей не будет обеспечена [5], особенно если период ограниченного кормления минералами продлен.

Что касается органических ингредиентов, то их значения ABC положительно коррелируют с содержанием золы и белка [13, 6, 5]. Prohaszka и Baron [20] также обнаружили, что ABC-3 корма увеличивается с увеличением содержания белка. В настоящем эксперименте мясная и рыбная мука имели самые высокие значения ABC и BUF среди всех органических ингредиентов. Считалось, что это из-за их высокого содержания золы и белка. Jasaitis et al. [13] также обнаружили, что эти ингредиенты имеют самые высокие значения ABC-4 среди всех органических ингредиентов. Категория молочных продуктов (в частности, сычужный казеин и сухая обезжиренная сыворотка) также имела высокие значения ABC. Тем не менее, другие ингредиенты в этой категории имели более низкие значения. Опять же, считается, что это связано с содержанием золы и белка.

Из растительных белков самые высокие значения ABC имели соевый шрот, Сойкомил, рапс и шрот подсолнечника. Jasaitis et al. [13] обнаружили, что географическое происхождение ингредиента может влиять на его ABC, потому что оно влияет на концентрацию ионов в ингредиенте, и это может помочь объяснить изменение значений ABC, найденных для отдельных ингредиентов. Кукурузный глютен и барда сорго отличались от других ингредиентов группы растительных белковых, так как они имели значения pH менее 4,5, а их значения ABC были низкими по сравнению с другими ингредиентами в этой группе. Jasaitis et al. [13] также обнаружили, что такие ферментированные продукты имеют одни из самых низких значений ABC-4 среди исследованных органических ингредиентов.

Зерновые и некоторые продукты корнеплодов и мякоти имели низкие значения ABC и BUF в данном эксперименте. Это было в согласии с предыдущими выводами ([13, 5, 6] и [3]).

Было обнаружено, что кислоты имеют отрицательные значения ABC. Использование органических кислот в стартовых рационах дает возможность снизить ABC рациона без необходимости снижения содержания белка или минеральных веществ в рационе. Тем не менее, благотворное влияние органических кислот на здоровье свиней сильно зависит от первоначального значения BUF рациона [4]. Для снижения ABC рациона и повышения кислотности желудка подходящими стоит считать ортофосфорную, фумаровую, муравьиную или яблочную кислоты. Тем не менее, кислоты для использования в рационах свиней часто выбирают и из-за других качеств, таких как: антимикробное воздействие на патогенные бактерии, стимулирование полезных или пробиотических бактерий, питательная ценность, улучшение неспецифического иммунитета [19], стимулирующее действие на секрецию поджелудочной железы (например, молочная кислота: [21]), физическая форма (сухая или жидкая), коррозионные свойства и безопасность.

В литературе значения ABC-3 использовались некоторыми исследователями [20], в то время как значения ABC-4 использовались другими [13, 6]. Настоящее исследование показало, что эти значения для ингредиентов хорошо коррелируют в категориях ингредиентов, за исключением кислот и солей кислот. По этой причине важно, какая мера используется. Большие различия были отмечены в категориях ингредиентов в отношении значений ABC и BUF.

Значения ABC для комбикорма могут быть предсказаны, если известны ABC значения каждого ингредиента в рационе. Наблюдаемые и прогнозируемые значения ABC хорошо коррелировали. Jasaitis et al. [13] также обнаружили, что это так. Результатом является то, что рационы могут быть составлены с использованием значений ABC для ингредиентов, представленных здесь, так что создаются полные рационы с низкими значениями ABC. Такие рационы могут быть использованы, когда высокий рН в желудке может быть проблемой (например, при отъеме). Эти рационы также могут быть использованы как часть стратегии по сокращению кишечной палочки или сальмонеллы у более взрослых свиней. Это особенно важно в настоящее время из-за недавнего запрета ЕС на кормовые антибиотики в ответ на опасения человека в отношении устойчивых к антибиотикам бактерий, возникающих у животных [2, 1].

Признательность

Авторы выражают признательность аспирантам и студентам, в выполнении титрования, указанного здесь. Мы благодарны за предоставление образцов ингредиентов компаниями Glanbia, Portlaoise и Dairygold, Mitchelstown.

Список литературы

  1. Bager F, Aarestrup FM, Wegener HC: Dealing with antimicrobial resistance — the Danish experience. Canadian Journal of Animal Science. 2000, 80: 223-228. 10.4141/A99-096. 
  2. Barton MD: Antibiotic use in animal feed and its impact on human health. Nutrition Research Reviews. 2000, 13: 279-299. 10.1079/095442200108729106. 
  3. BASF: The acid-binding capacity of piglets. Info-Service Animal Nutrition. 1989, BASF Aktiengesellschaft, D-6700, Ludwigshafen 
  4. Blank R, Sauer WC, Mosenthin R, Zentek J, Huang S, Roth S: Effect of fumaric acid supplementation and dietary buffering capacity on the concentration of microbial metabolites in ileal digesta of young pigs. Canadian Journal of Animal Science. 2001, 81: 345-353.
  5. Bolduan G: The regulation of the intestinal flora in piglets and sows — a new feeding strategy. From Research and Practical Experience No. 23. 1988, Ludwigshafen: BASF, 1-17. 
  6. Bolduan G, Jung H, Schnabel E, Schneider R: Recent advances in the nutrition of weaner pigs. Pig News and Information. 1988, 9: 381-385. 
  7. Cranwell PD: The development of acid and pepsin secretory capacity in the pig. The effects of age and weaning. 1. Studies in anaesthetized pigs. British Journal of Nutrition. 1985, 54: 305-320. 10.1079/BJN19850113. 
  8. Cranwell PD, Moughan PJ: Biological limitations imposed by the digestive system to the growth performance of weaned pigs. Manipulating Pig Production 11. Edited by: Barnett JL, Hennessy DP. 1989, Werribee, Victoria, Australia: Australian Pig Science Association, 140-159. 
  9. Cranwell PD, Noakes DE, Hill KJ: Observations on the stomach content of the suckling pig. Proceedings of the Nutrition Society. 1968, 27: 26A .
  10. Cranwell PD, Noakes DE, Hill KJ: Gastric secretion and fermentation in the suckling pig. British Journal of Nutrition. 1976, 36: 71-86. 10.1079/BJN19760059. 
  11. Easter RA: Acidification of diets for pigs. Recent Advances in Animal Nutrition. Edited by: Cole DJA, Haresign W. 1988, London: Butterworths, 61-71. 
  12. Giger-Reverdin S, Duvaux-Ponter C, Sauvant D, Martin O, Nunes do Prado I, Miller R: Intrinsic buffering capacity of feedstuffs. Animal Feed Science and Technology. 2002, 96: 83-102. 10.1016/S0377-8401(01)00330-3.
  13. Jasaitis DK, Wohlt JE, Evans JL: Influence of feed-ion content on buffering capacity of ruminant feedstuffs in vitro. Journal of Dairy Science. 1987, 70: 1391-1403. 10.3168/jds.S0022-0302(87)80161-3.
  14. Kidder DE, Manners MJ: Digestion in the Pig. 1978, Bristol: Scientechnica 
  15. Lawlor PG, Lynch PB, Caffrey PJ, O’ Doherty JV: Effect of pre- and post-weaning management on subsequent pig performance to slaughter and carcass quality. Animal Science. 2000, 75: 245-256. 
  16. Lawlor PG, Lynch PB, Caffrey PJ: Effect of creep feeding, dietary fumaric acid and level of dairy product in the diet on post-weaning pig performance. 2005 
  17. Lawlor PG, Lynch PB, Caffrey PJ: Comparison of fumaric acid, calcium formate and mineral levels in diets for newly weaned pigs. Irish Journal of Agricultural and Food Research. 2005, (unpublished data) 
  18. Longland AC: Digestive enzyme activities in pigs and poultry. In vitro Digestion for Pigs and Poultry. Edited by: Fuller MF. 1991, Wallingford, U.K: CAB International, 3-18. 
  19. Pratt VC, Tappenden KA, McBurney MI, Field CJ: Short chain fatty acid-supplemented total parenteral nutrition improves nonspecific immunity after intestinal resection in rats. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition. 1996, 20: 264-271. 10.1177/0148607196020004264. 
  20. Prohaszka L, Baron F: The predisposing role of high dietary protein supplies in enteropathogenic E. coli infections of weaned pigs. Zentralblatt für Veterinärmedicin. 1980, 27: 222-232.
  21. Thaela MJ, Jensen MS, Pierzynowski SG, Jakob S, Jensen BB: Effect of lactic acid supplementation on pancreatic secretion in pigs after weaning. Journal of Animal and Feed Sciences. 1998, 7 (supplement 1): 181-183. 
  22. Yen JT: Anatomy of the digestive system and nutritional physiology. Swine Nutrition. Edited by: Lewis AJ, Southern LL. 2001, Boca Raton: CRC Press, 31-63. Second 

Расчет рН буферного раствора — МегаЛекции


Расчета рН буферных растворов осуществляется по уравнению Гендерсона – Гассельбаха:

 – для кислотного буфера уравнение имеет вид

.                                                                            

 – для основного буфера

                                                        

Уравнения показывают, что рН буферного раствора данного состава определяется отношением концентраций кислоты и соли или основания и соли, поэтому не зависит от разбавления. При изменении объема раствора концентрация каждого компонента изменяется в одинаковое число раз.

 

Буферная емкость

Способность буферных растворов сохранять постоянство рН ограничена. Т.е. прибавлять кислоту или щелочь, существенно не меняя рН буферного раствора, можно лишь в ограниченных количествах.

Величину, характеризующую способность буферного раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении кислот и щелочи, называют буферной ёмкостью раствора (В).

Буферная ёмкость измеряется количеством молей эквивалентов сильной кислоты или щелочи, добавление которой к 1 л буферного раствора изменяет рН на единицу.

Математически буферная ёмкость определяется следующим образом:

В по кислоте (моль/л ил ммоль/л):

,

где n(1/z HA) – количество моль эквивалентов кислоты, рН0 и рН – рН буферного раствора до и после добавления кислоты, VБ – объем буферного раствора.

В по щелочи (моль/л или ммоль/л):

,

где n (1/z ВОН) – количество моль эквивалентов щелочи, остальные обозначения те же.

Буферная ёмкость зависит от ряда факторов:

1. От природы добавляемых веществ и компонентов буферного раствора. Т.к. некоторые вещества могут образовывать нерастворимые соединения или комплексы или давать другие нежелательные реакции с компонентами буферной системы, тогда понятие буферной ёмкости теряет смысл.

2. От исходной концентрации компонентов буферной системы.

Чем больше количества компонентов кислотно-основной пары в растворе, тем больше буферная ёмкость этого раствора.


Предел соотношения концентраций компонентов буферного раствора, при котором система все еще сохраняет свои свойства. Интервал рН = рК ± 1, называется зоной буферного действия системы. Это соответствует интервалу соотношения Ссолик-ты от 1/10 до 10/1.

       Вк (крови) = 0,05моль/л; Вк (плазмы) = 0,03 моль/л; Вк (сыв.крови) = 0,025 моль/л

Буферные системы крови

Особенно большое значение буферные системы имеют в поддержании кислотно-основного равновесия организмов. Значение рН большей части внутриклеточных жидкостей находится в интервале от 6,8 до 7,8.

Кислотно – основное равновесие в крови человека обеспечивается гидрокарбонатной, фосфатной, белковой и гемоглобиновой буферными системами. Нормальное значение рН плазмы крови 7,40 ± 0,05.                                  

     Гемоглобиновая буфернаясистемана 35% обеспечивает буферную емкость крови: . Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем восстановленный гемоглобин. Оксигемоглобин обычно бывает в виде калиевой соли.     

     Карбонатная буферная система:  по своей мощности занимает первое место. Она представлена угольной кислотой (Н2СО3) и бикарбонатом натрия или калия (NaНСО3, КНСО3) в пропорции 1/20. Бикарбонатный буфер широко используется для коррекции нарушений кислотно-основного состояния организма. 

     Фосфатная буферная система . Дигидрофосфатобладает свойствами слабой кислоты и взаимодействует с поступившими в кровь щелочными продуктами. Гидрофосфат имеет свойства слабой щелочи и вступает в реакцию с более сильными кислотами.                                                                                                                                 

     Белковая буферная системаосуществляет роль нейтрализации кислот и щелочей благодаря амфотерным свойствам: в кислой среде белки плазмы ведут себя как основания, в основной – как кислоты:                                                                  

     Буферные системы имеются и в тканях, что способствует поддержанию рН тканей на относительно постоянном уровне. Главными буферами тканей являются белки и фосфаты. Поддержание рН осуществляется также с помощью легких и почек. Через легкие удаляется избыток углекислоты. Почки при ацидозе выделяют больше кислого одноосновного фосфата натрия, а при алкалозе – больше щелочных солей: двухосновного фосфата натрия и бикарбоната натрия.   

                                                

Примеры решения задач

  Пример 1. 

Рассчитать рН буферного раствора, приготовленного смешением 10 мл 0,1М раствора уксусной кислоты и 100 мл 0,1М раствора ацетата натрия (рК(сн3 соон) =4,76).

Решение:                                                                                    

     Рассчитываем рН кислотного буферного раствора по формуле , тогда

Ответ: 5,76      

                    

Пример 2.

Рассчитать буферную емкость по кислоте, если на титрование 10 мл сыворотки крови пошло 5 мл 0,1 моль/л соляной кислоты, если при титровании рН изменился от 7,36 до 5,0.

Решение :                                                                            

Рассчитываем буферную емкость по формуле:

Ответ: 0,021 моль/л

           

Пример 3.

Буферный раствор состоит из 100 мл 0,1моль/л уксусной кислоты и 200 мл 0,2моль/л ацетата натрия. Как изменится рН этого раствора, если к ней добавить 30 мл 0,2моль/л раствора гидроксида натрия.

 Решение:

Рассчитываем рН буферного раствора по формуле:

 

     При добавлении к буферному раствору NaOH увеличивается количество соли и уменьшается количество кислоты в буферном растворе:

0,006          0,006      0,006

СH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O

     Рассчитываем n(NaOH) = 0,03 л · 0,2 моль/л = 0,006 моль, следовательно в буферном растворе количество кислоты уменьшается на 0,006 моль, а количество соли увеличится на 0,006 моль.

     Рассчитываем рН раствора по формуле: 

                                                                     

  

Отсюда: рН2 – рН1 = 5,82 – 5,3 = 0,52                         

Ответ: изменение рН буферного раствора = 0,52.

 



Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Лаборатория фармацевтики и рецептур

Буферы и емкость буфера

Буферы — это соединения, устойчивые к изменениям
в pH при добавлении ограниченного количества кислот или оснований. Буферные системы
обычно состоят из слабой кислоты или основания и ее сопряженной соли. Компоненты
действуют таким образом, что добавление кислоты или основания приводит к получению состава
соли, вызывающей лишь небольшое изменение pH.

pH буферной системы определяется уравнением Хендерсона-Хассельбаха:

    (для слабой кислоты и ее соли)

    (для слабого основания и его соли)

где [соль], [кислота] и [основание] — молярные концентрации соли,
кислота и основание.

Объем буфера — мера эффективности
буфера в сопротивлении изменениям pH. Условно буферная емкость
() выражается как
количество сильной кислоты или основания в граммах-эквивалентах, которое необходимо добавить к
1 литр раствора, чтобы изменить его pH на единицу.

Рассчитайте буферную емкость как:

    = граммовый эквивалент сильной кислоты / основания
    для изменения pH 1 литра буферного раствора
    = изменение pH
    вызвано добавлением сильной кислоты / основания

На практике измеряются меньшие изменения pH, а буферная емкость количественно определяется.
выражается как отношение кислоты или основания, добавленных к произведенному изменению pH (например,грамм.,
мэкв. / pH для x объема). Емкость буфера существенно зависит от 2 факторов:

  1. Отношение соли к кислоте или основанию. Буферная емкость оптимальна, когда
    соотношение 1: 1; то есть, когда pH = pKa
  2. Общая концентрация буфера. Например, потребуется больше кислоты или основания.
    для истощения 0,5 М буфера, чем 0,05 М буфера.

Дана зависимость между буферной емкостью и концентрацией буфера.
по уравнению Ван Слайка:

где C = общая концентрация буфера (т.е.е. сумма молярных концентраций
кислоты и соли).

Так же, как мы часто должны идти на компромисс с оптимальным pH для продукта, мы должны идти на компромисс.
от оптимальной буферной емкости нашего раствора. С одной стороны, буферная емкость
должен быть достаточно большим, чтобы поддерживать pH продукта в течение достаточно длительного срока хранения.
Изменения pH продукта могут быть результатом взаимодействия компонентов раствора с
друг с другом или с упаковкой продукта (стеклянная, пластиковая, резиновая заглушка и т. д.).
С другой стороны, буферная емкость офтальмологических и парентеральных продуктов
должен быть достаточно низким, чтобы можно было быстро адаптировать продукт к физиологическим характеристикам.
pH при введении.PH, химическая природа и объем раствора.
должны быть приняты во внимание все. Емкость буфера от 0,01
— 0,1 обычно достаточно для большинства фармацевтических растворов.

Буферная емкость

| Программа REEL химии ОГУ

Буферная емкость

Буферная емкость количественно определяет способность раствора противостоять изменениям pH за счет абсорбции или десорбции ионов H + и OH-. Когда кислота или основание добавляются в буферную систему, влияние на изменение pH может быть большим или небольшим, в зависимости как от начального pH, так и от способности буфера сопротивляться изменению pH.Буферная емкость (β) определяется как количество молей кислоты или основания, необходимое для изменения pH раствора на 1, деленное на изменение pH и объем буфера в литрах; это безразмерное число. Буфер сопротивляется изменениям pH из-за добавления кислоты или основания через расход буфера. Пока буфер не прореагировал полностью, pH не изменится кардинально. Изменение pH будет увеличиваться (или уменьшаться) более резко по мере истощения буфера: он становится менее устойчивым к изменениям.

Расчет буферной емкости
Буферная емкость определяется титрованием, методом, при котором к аналиту неизвестной концентрации добавляют известный объем и концентрацию основания или кислоты (рис. 2). В анализе, выполняемом классом Chemistry 221, для отслеживания изменения pH использовался регистратор данных PASCO Xplorer GLX с pH-электродом. При определении буферной емкости с помощью эксперимента по титрованию плоская область кривой титрования перед точкой эквивалентности является буферной областью (рис. 3).За пределами буферной области pH резко изменяется вблизи точки эквивалентности. В лабораторных условиях буферный раствор может быть создан путем смешивания слабой кислоты с ее конъюгированным основанием. Ионы, естественно присутствующие в реках, являются буферными компонентами, которые позволяют pH воды оставаться стабильным с течением времени. Буферная емкость речной воды очень важна, обычно требуя узких диапазонов pH, которые имеют решающее значение для выживания большинства организмов. Если буферная емкость речной воды слишком мала или pH воды выходит за пределы буферного диапазона, это может быть смертельным для экосистемы реки.По словам Ван Вурена, буферная емкость может использоваться при анализе проб воды для определения качества воды (2001).

Резюме
Буферная емкость — это количественная мера устойчивости к изменению pH при добавлении ионов H + или OH-. Для речной воды важно поддерживать стабильный уровень pH, чтобы местные экосистемы сохранялись для процветания Колумба.
Ссылки:
Харрис, Дэниел К. Количественный химический анализ. (7-е изд.). В. Х. Фриман и компания.2007.

Харрис, Джастин. Подготовка буферов и измерение буферной емкости. Кармен Вики. Государственный университет Огайо. 18.11.11. Получено из attachments / 26518655 / Buffer + Lab.pdf? Version = 1 & modifyDate = 1301198124224>.

Vooren, L. Van, Steene, LM. Ван Де, Оттой, Ж.-П., и Ванроллегхем, П.А. (2001). Автоматическое построение модели буферной емкости для мониторинга качества воды. 18.11.11. Получено с сайта .

Yong, R.N., Warkentin, B.P., Phadungchewit, Y., and Galvez, R. (1990, 24 сентября). Буферная емкость и удержание свинца в глиняных материалах. 18.11.11. Получено с сайта .

Авторы материалов этого раздела: Паркер Брамфилд, Амелия Хестон, Мейка Трэвис и Ребекка Хейз; Кристофер Лопес, Джон Ратерман и Эммануэль О,

Как рассчитать буферную емкость?

Калькулятор буферной емкости поможет вам рассчитать и понять, насколько ваш буфер будет сопротивляться изменению pH.Продолжайте читать, чтобы узнать, зачем нам нужны буферы и как рассчитать их емкость с помощью уравнения емкости буфера.

Этот инструмент требует, по крайней мере, некоторых знаний о том, что такое pH и как определять pH раствора. Мы рекомендуем вам изучить эти темы, прежде чем углубляться в сам калькулятор, так как это поможет вам понять, что такое буферная емкость.

Что такое буферная емкость? — определение буферной емкости

Прежде чем мы узнаем, что такое буферная емкость, нам сначала нужно установить, что такое буфер.Буфер — это раствор, устойчивый к изменениям pH. Он состоит из слабой кислоты, ее соли и сильного основания, или слабого основания, его соли и сильной кислоты. Вы можете этого не осознавать, но буферы используются для контроля pH косметики, лекарств и пищевых продуктов. Даже pH нашей крови поддерживается в пределах от 7,35 до 7,45 за счет буферов крови!

Буферная емкость количественно определяет устойчивость буферного раствора к изменениям pH после добавления OH или H + . Емкость буфера и его начальный pH влияют на изменение pH после добавления кислоты или основания.

Более концентрированные буферы обладают большей емкостью, поскольку они содержат больше молекул, которые могут взаимодействовать с дополнительными кислотами или основаниями. Это означает, что когда буфер имеет более высокую концентрацию, изменение pH происходит медленнее.

Уравнение буферной емкости

Чтобы определить буферную емкость, вам нужно разделить количество молей кислоты / основания, которое вы добавили на литр буферного раствора, на изменение pH:

β = n / ΔpH , где

  • β — буферная емкость
  • n — количество молей кислоты или основания, добавленных на литр буферного раствора
  • ΔpH — изменение pH: ΔpH = конечный pH - начальный pH

Как рассчитать буферную емкость?

  1. Определите начальный pH с помощью уравнения Хендерсона – Хассельбаха:

pH = pK a + log 10 ([A - ] / [HA]) , где:

  • [A ] — концентрация основания в буфере
  • [HA] — концентрация кислоты в буфере
  • pK a — константа диссоциации кислоты
  1. Рассчитайте конечный pH, используя тот же метод.
  2. Используйте уравнение буферной емкости для расчета буферной емкости. Или введите число в наш калькулятор, и вы получите ответ в кратчайшие сроки!

Теперь вы знаете, как определить буферную емкость! Прежде чем отправиться в путь, ознакомьтесь с калькулятором разбавления раствора!

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно.Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
    Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом.Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
    браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
    Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу.Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта.Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Перейти к основному содержанию

Поиск

Поиск

  • Где угодно

Быстрый поиск где угодно

Поиск Поиск

Расширенный поиск

  • Войти | регистр

Пропустить основную навигациюЗакрыть меню ящикаОткрыть меню ящикаГлавная

  • Подписка / продление
    • Учреждения
    • Индивидуальные подписки
    • Индивидуальные продления
  • Библиотекари
    • Тарифы, заказы и платежи
    • Полный пакет Chicago
    • Полный пакет услуг и контент Файлы KBART и RSS-каналы
    • Разрешения и перепечатки
    • Инициатива развивающихся стран в Чикаго
    • Даты отправки и претензии
    • Часто задаваемые вопросы библиотекарей
  • Агенты
    • Тарифы, заказы и платежи
    • Полный пакет Chicago
    • Полный запуск и содержание покрытие
    • Даты отправки и претензии
    • Часто задаваемые вопросы об агенте
  • Партнеры по издательству
    • О нас
    • Публикуйте у нас
    • Новые журналы
    • Партнеры по издательству
  • Обновления из прессы
    • Подпишитесь на eTO C оповещения
    • Пресс-релизы
    • СМИ
  • Книги издательства Чикагского университета
  • Распределительный центр в Чикаго
  • Чикагский университет
  • Условия использования
  • Заявление об издательской этике
  • Уведомление о конфиденциальности
  • Доступность Chicago Journals
  • Доступность университета
  • Следуйте за нами на facebook
  • Следуйте за нами в Twitter
  • Свяжитесь с нами
  • Медиа и рекламные запросы
  • Открытый доступ в Чикаго
  • Следуйте за нами на facebook
  • Следуйте за нами в Twitter

% PDF-1.2
%
835 0 объект
>
эндобдж
xref
835 80
0000000016 00000 н.
0000001951 00000 н.
0000002051 00000 н.
0000002623 00000 н.
0000002903 00000 н.
0000003006 00000 п.
0000003382 00000 н.
0000004497 00000 н.
0000004631 00000 н.
0000004916 00000 н.
0000005039 00000 н.
0000005062 00000 н.
0000006287 00000 н.
0000006310 00000 н.
0000007484 00000 н.
0000007612 00000 н.
0000007635 00000 п.
0000008763 00000 н.
0000008785 00000 н.
0000009813 00000 н.
0000009835 00000 н.
0000010794 00000 п.
0000010909 00000 п.
0000011029 00000 п.
0000011052 00000 п.
0000012136 00000 п.
0000012158 00000 п.
0000013164 00000 п.
0000013187 00000 п.
0000014310 00000 п.
0000014332 00000 п.
0000014957 00000 п.
0000014979 00000 п.
0000015561 00000 п.
0000015584 00000 п.
0000018962 00000 п.
0000018984 00000 п.
0000020079 00000 п.
0000020102 00000 п.
0000022206 00000 п.
0000022229 00000 п.
0000024999 00000 н.
0000025021 00000 п.
0000026142 00000 п.
0000026164 00000 п.
0000026622 00000 н.
0000026645 00000 п.
0000030443 00000 п.
0000030466 00000 п.
0000034231 00000 п.
0000034253 00000 п.
0000034843 00000 п.
0000034865 00000 п.
0000035667 00000 п.
0000035690 00000 н.
0000038866 00000 п.
0000038889 00000 п.
0000042723 00000 п.
0000042746 00000 н.
0000047255 00000 п.
0000047278 00000 н.
0000050553 00000 п.
0000050576 00000 п.
0000055554 00000 п.
0000055577 00000 п.
0000060443 00000 п.
0000060466 00000 п.
0000065846 00000 п.
0000065869 00000 п.
0000070923 00000 п.
0000070946 00000 п.
0000075476 00000 п.
0000075499 00000 п.
0000081428 00000 п.
0000081450 00000 п.
0000082108 00000 п.
0000082131 00000 п.
0000083687 00000 п.
0000002115 00000 н.
0000002601 00000 н.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

836 0 объект
>
эндобдж
837 0 объект
>
эндобдж
913 0 объект
>
поток
Hc«c`pf`e`Ta` @

CHEM 245 — Буферы

ТЕМЫ БИОХИМИИ

Буферы

Определение и свойства буфера.Расчет pH буфера и уравнение Хендерсона-Хассельбаха.


Буферы

Разработку метода расчета pH можно описать с помощью четырех общих случаев.
(в зависимости от того, как вы их считаете):
(1) Сильная кислота / сильное основание;
(2) Слабая кислота / слабое основание;
(3) буфер; а также
(4) Промежуточные формы
полипротонные кислоты.
В лабораторной части курса

также исследует свойства буферов.Здесь примеры расчетов
используются при подготовке буферов, и те, которые используются для прогнозирования изменений
в pH буферной системы, возникающей при добавлении указанного
учитываются количества сильных кислот или оснований.
Дальнейшие практические аспекты приготовления и использования буфера, включая концепцию
буферной емкости, также исследуются.

Уравнение Хендерсона-Хассельбаха

Одно из самых полезных уравнений в кислотно-щелочной химии — это уравнение Хендерсона-Хассельбаха.
уравнение.

Вывод уравнения Хендерсона-Хассельбаха
для слабой кислоты формы BH + показано на
верно. Всегда начинают с уравнения диссоциации кислоты, которое для
BH + показывает производство нейтральной базы B и H + .
Определение K a следует путем применения
обычное правило построения выражения для константы равновесия
уравнению диссоциации кислоты (линия 2).Затем примените определение
из pK a = — log K a
(строка 2, 2-й ур.). Свойство функции журнала log (ab) = log
a + log b используется для отделения журнала [H + ] от
log ([B] / [BH + ]) термин (строка 3), затем определение
pH (строка 4). По сути, это Хендерсон-Хассельбах
уравнение, которое мы запишем в любой форме, наиболее удобной для
проблема под рукой.Преобразуя это уравнение (строка 5), мы имеем вид
обычно представлены в учебниках.

Необходимые вычисления буфера

Обозначим общее химическое количество буферных частиц в данном объеме и концентрации.
буферного раствора как N, измеренный в молях (моль) или миллимолях (ммоль).
Если объем не указан, можно принять N как химическое количество всего буфера.
видов в ровно 1 л буфера заданной концентрации (М или мМ).Под общими буферными формами мы подразумеваем сумму и кислотных форм
буфер и сопряженное основание .
Если говорить о буфере с концентрацией, скажем, 50 мМ, это означает, что
Сумма концентрации кислотной формы и основной формы составляет 50 мМ.
Если мы укажем объем и концентрацию буферного раствора, пусть a будет
химическое количество кислотных разновидностей, а b представляет химическое количество основной формы.Тогда у нас будет

N = а + Ь

Как правило, по вопросу приготовления буфера, указав целевой объем и целевую концентрацию.
для буферного решения мы затем решаем задачу «два уравнения с двумя неизвестными»,
периодически возникающая проблема в химии и математике во многих других научных дисциплинах.
Наши два неизвестных — это a и b. Первым уравнением, которое нам понадобится, будет выражение
для общего химического количества буферных частиц N выше.Опять же, это определяется нашим выбором концентрации и объема.
Второе уравнение получается из решения уравнения Хендерсона-Хассельбаха для отношения r
химические количества b и a основной и кислотной форм буфера соответственно.
Значение r определяется pK a кислотной формы буферной пары.
и целевой pH, который мы устанавливаем. Таким образом, мы задаем два уравнения:

10 pH — pKa = b / a = r

N = а + Ь

Решение этой пары уравнений является фундаментальным для любого расчета подготовки буфера, как показано на
пример проблем.

Практические аспекты буферов
  • Приготовление буфера
  • Фактическое значение pH по сравнению с расчетным значением pH
  • PK a зависит от
    • Концентрация
    • Температура
    • Ионная сила

«Мой pH расчет ≠ pH изм »

  • pH calc (и все расчеты на основе равновесия) предполагают идеальное поведение раствора при использовании концентраций
  • Фактический pH определяется активностями (a), а не концентрациями:
    • a HA = γ HA [HA], где γ HA = коэффициент активности ГА (более подробную информацию см.4, гл.12).
  • Коэффициенты активности стремятся к 1, когда концентрация стремится к нулю
  • Ионные частицы имеют гораздо более высокие коэффициенты, чем нейтральные молекулы в целом
Буферная емкость

Вместимость буфера зависит от общей (формальной) концентрации
буферного вида ([кислота] + [конъюгированное основание]), и для данного
общая концентрация, общая буферная емкость будет максимальной, когда [кислота]
= [основание конъюгата] — то есть, когда pH = pK a для
кислотная форма этого буфера.

Если заранее известно, что буфер должен будет сопротивляться увеличению
в pH из-за добавления основания (или, что эквивалентно, потребления
H + ), и что защита от кислоты
не требуется, можно подготовить буфер с начальным избытком
кислые разновидности. Это обеспечит дополнительную меру буфера
емкость в этой особой ситуации. Аналогичная идея верна, если буфер
должен защищать от добавления кислоты, а не основания: буфер с
может потребоваться первоначальный избыток основных видов.

Как мы видим, когда учимся
титрование

кривых, изменение pH раствора, который представляет собой смесь слабой кислоты и конъюгированного основания (то есть, Ага! буфер!), который титруется сильным основанием (добавление OH ), является наименьшим, когда pH достигает pK слабой кислоты; т.е. когда pH = pK a . Это можно показать аналитически, используя методы расчета для получения выражения для производной кривой титрования.Производная dpH / dn — это наклон кривой титрования, и поскольку этот наклон будет наименьшим (ближайшим к горизонтали с pH по вертикальной оси), когда буферная емкость наибольшая, обратное выражение этого выражения дает одно общее определение буфера. емкость, обозначенная как β:

Это уравнение, которое справедливо для диапазона значений pH pK a ± 2,
показывает (как и ожидалось) зависимость буферной емкости от общей концентрации буфера
[C]. Выражение достигает максимального значения
ln10 [C] / 4, когда [H + ] = K a .Для некоторых приложений (таких как ситуация, отмеченная выше, когда мы обеспокоены емкостью буферизации)
против одного или другого из добавленных H + или OH , но не обоих),
мы можем принять более практичное определение буферной емкости, которое учитывает сопротивление
данный буфер при данном pH изменяет как добавленную кислоту, так и добавленное основание. Буферная емкость в кислотном направлении (BC a ) может быть определена как количество молей H + , которые должны быть добавлены к одному литру буфера, чтобы снизить pH на 1 единицу, и буферная емкость в щелочном направлении (BC b ) как количество молей OH , которое необходимо добавить (на литр) буфера, чтобы увеличить pH на 1 единицу.

Физиологические буферы

В качестве примера физиологически значимой буферизации рассмотрим систему диоксид углерода / бикарбонат, показанную ниже:

Несколько важных моментов, чтобы связать всю химию, указанную выше, с физиологией:

  • Биологическая система открыта, что означает, что она обменивается веществом и энергией со своим окружением. В этом сценарии это означает (например), что избыток метаболического углекислого газа выбрасывается в окружающую среду.
  • Углекислый газ — это нейтральная неполярная молекула, которая может легко диффундировать через мембраны. Бикарбонат является заряженным веществом и не проникает через мембраны со значительной скоростью, если этому не способствуют трансмембранные каналы.

Увидеть карбоангидразу
страница тем для полного обсуждения.

Страницы со связанными темами:

.