Кислоты — это вещества, которые являются донорами водородных ионов: они увеличивают концентрацию Н\ снижают рН, в то время как основания являются акцепторами протонов. Основания снижают концентрацию Н+и повышают значения рН.
Сильные кислоты, такие, как соляная, серная, полностью диссоциируют в сильных кислых растворах, слабые кислоты диссоциируют в кислых растворах только частично. Подобные определения приняты и для сильных и слабых оснований. Относительная сила кислот и оснований отражается количественно их константами диссоциации, отражающими способность веществ к ионизации:
к^(Н+](ОН-]
[Н20]
Буферы — это вещества, препятствующие изменениям рН, возникающим при добавлении в раствор сильных кислот или оснований. Буферы не удаляют водородные ионы из организма, они просто по аналогии с губкой, всасывающей воду, связывают избыток водородных ионов.
Буферы представляют собой растворы слабых кислот и оснований, которые находятся в диссоциированной и недиссоциированной формах. Основание представляет собой соль слабой кислоты, образованную сильным основанием (сопряженная кислотно-основная пара). Общее равновесное уравнение буферной системы выглядит следующим образом:
н* + в-=нв,
где НВ — недиссоциированная слабая кислота, В' — основание, взаимодействующее с Н*.
Если сильная кислота, то есть более диссоциированное соединение, вносится в этот раствор, изменения концентрации ^минимизируются, так как по закону действующих масс равновесная реакция будет сдвигаться вправо. Уравнение Хендерсона-Хассельбаха часто используется для определения изменений рН при добавлении к буферной системе кислоты или основания:
pH=pK+log!^l, [НВ]
где рК — константа диссоциации.Эффективность буферной системы по ограничению сдвигов рН выше, если количество свободного основания равно количеству не-диссоциированной кислоты; рН равно рК, если эти концентрации эк-вимолярны. Емкость буфера по ограничению изменений рН также определяется концентрациями его составляющих.
Существуют четыре основные буферные системы во внеклеточной и внутриклеточной жидкости (табл. 17):
• бикарбонатная;
• белковая;
• гемоглобиновая;
• фосфатная.