Қышқылдар мен негіздердің теориясы

Жоспар
 

I.           Кіріспе

Қышқылдар мен негіздердің теориясы.
  Усаночив теориясы

Бренстед-Лоури териясы

  II. Негізгі бөлім
Протолиттік тепе-теңдік.
Қанның буферлік жүйесі.
  

   III. Қорытынды

   Тірі ағзаларда протолиттік үрдістердің алмасуы,     қанның қышқылдығын сақтаудағы маңызы.

     1923ж Бренстед пен Лоури бір мезгілде қышқылдармен негіздердің протолиттік теориясын ұсынды. Бұл теорияға сәйкес қышқыл деп пропон беретін заттарды, негіз деп протон қосып алатын заттарды айтамыз.

Протон беріп қышқыл негізге яғни протон аксепторына айналады. Қышқыл протон донор болып саналады және қосарланған қышқылға айналады.

Қышқылдармен негіздер ретінде бейтарап молекулалар оң және теріс иондар кездеседі. Кейбір заттар бір реакцияда протон доноры ретінде протонға ынтықтылығы жоғры заттарға протондар берсе, ал басқа реакцияда протонға ынтықтылығы төмен заттан протонды алып, протон аксептор қызметін атқарады. Мұндай заттар алифолиттер деп аталады.

     Суда ерігенде немесе балқытқанда электр тогы өткізетін заттарды электролиттер деп атайды. Электролиттер күшті және әлсіз болып бөлінеді. Электролиттер зарядталған бөлшектерге иондарға ыдырай үдерісі иондық химиялық реакциялармен өрнектейді. Зарядталған иондар - катиондар, теріс зарядталған - аниондар деп аталады. Электролиттердің иондарға ыдырауға үрдісін электролиттік диссоцация деп аталады. Тірі ағзада протолиттік үрдістер заттар алмасуында, қанның қышқылдығын сақтауда т.б. физиология сұйықтарда маңызды қызмет атқарады. Физиологиялық сұйықтарда электролиттер болуы осмос кысымының шамасына, амин қышқылдарының, ақсылдардың ерігіштігіне әсер етеді.

Усанович теориясы – қышқылдық-негіздік әрекеттесудің жалпылама теориясы. Оны академик М.И.Усанович ұсынған (1938). Теорияның басты ерекшелігі – 20 ғ-дан бері химиялық ғылымында қалыптасқан қышқылдық қасиеттің әмбебап иесі саналған сутекті жоққа шығару болды. Усанович қышқылдарға негізбен әрекеттесіп тұз түзуге қабілетті болатын бөлшектерді жатқызды. Солардың қатарында барлық катиондар, соның ішінде протондар бар. Негіздер қатарына табиғаттағы қышқылдарға қарама-қарсы заттар жатқызылады, өйткені олар қышқылдармен әрекеттескенде тұз түзеді. Демек, барлық аниондарда негіздік қабілетті бөлшек бар, себебі оларқышқылдық табиғаты бар катиондармен тікелей қосылып тұз түзеді.

Усановичтің қышқылдар мен негіздерге берген анықтамасы бұдан бұрынғы әйгілі болған иондық, сольвожүйелер және протондық, электрондық теориялардың анықтамаларын қамтиды.

Усанович теориясында химиядағы үйреншікті екі ұдайлылық (амфотерлік) қасиеттер кеңейте талқыланады, себебі ол барлық полюсті қосылыстарға тән. Полюсті бөлшектің молекуласының электр терістілігі жағынан катионқышқылдық, ал электрон жағынан анион-негіздік қабілетке ие болатындықтан олар әрдайым екі ұдайлылық қасиет көрсетеді. Жалпы алғанда заттар мен бөлшектердің әрекеттесетін серіктесіне байланысты қышқылдық немесе негіздік рөл атқаруы қышқылдық-негіздік табиғаттың салыстырмалы сипатқа ие болатынын дәлелдейді. Әрі бұл Усанович теориясының диалектілік мәнін аша түседі. Қарама-қарсы қасиеті бар заттар мен бөлшектердің, яғни қышқылдар мен негіздердің өзара күресі, дәлірек айтсақ, химиялық әрекеттесуі олардың бастапқы қасиеттерін әлсіретеді, көбіне түгелдей жойып жібермейді. Осыдан барып барлық дерлік заттарға белгілі бір дәрежеде қышқылдық (негіздік) қасиеттер тән деген қорытынды шығады, әрі ол сол заттың қышқылдар (негіздер) класына жатуына тәуелді еместігін көрсетеді.

Усанович теориясы дәстүрлі химиялық реакциялармен қатар кешентүзу процестерін де қамтиды. Ол көптеген жайлардың сырын айқын ашып берді. Мысалы, күрделі эфирлердің қалайы (ІV) мен сүрменің (ІV) галогенидтеріне қосылып, алил катионды бөліп, электролиттік диссоциацияға ұшырауын тек жалпылама теория тұрғысынан түсіндіруге болады. Кейбір аниондар электрон жұптарының доноры бола алмайды және протон қосып ала алмайды, алайда өзінен катиондар бөліп шығарып, күшті негіздік қасиет көрсете алады, олар ВН4 немесе АlН4. Бұл бөлшектер Льюис анықтамасы бойынша негіздерге жатпайды, өйткені бос электрон жұбы жоқ, дәл осылайша Бренетед көзқарасына сай өзіне протон қосып ала алмайтындықтан негіз бола алмайды. Ал өзінен Н-анионын бөле отырып, негіздік функцияға ие болатынын Усанович теориясы ғана дәлелдеп береді. Мұндай кешенді аниондарға сәйкес келетін сутекті қышқылдар бос күйінде кездеспейді, сондықтан оларды Усанович «болмайтын қышқылдар» деп атаған. Усанович теориясы кез келген жай және күрделі заттың, зарядты бөлшектің құрамына сүйеніп, олардың мүмкін болатын хим. қасиеттерін күні бұрын болжап бере алады. Усанович теориясы химияда кеңінен қолданыс тауып келе жатқан жалпылама теория болып саналады.

Ағзаны сусызданудан сақтайды. Ағзаның қалыпты жағдайының қан плазмасының катион эквиваленттіліктерінің мөлшері шамамен алғанда 154 моль/л тең және ол негізінен Na+, Н+, Са+, Mg+2 үлесіне тиеді.

  Сутек көрсеткіш биохимиялық зерттеулерде клиникалык және фармакологиялық жұмыстарда әртүрлі физиологиялық ертінділер мен дәрілі препараттарды қышқылдық - негіздік қасиеттерді анықтау үшін қолданылады.

  Тірі ағзадағы гидролиттік үрдістер заттар алмасуында, қанның қышқылдығын қажетті деңгейде сақтауға маңызды қызмет атқарады. Дәрілік заттардың қышқылдың негіздік қасиеттеріне байланысты олардың еру кезіндегі гидролизге ұшырауы қабілетін еске алу керек. Бұл құбылыспен ауру адамға әртүрлі дәрілерді бір мезгілде қабылдау және оларды бірге сақтау кезінде санасу қажет. Қышқылдың не сілтінің өз мөлшерін қосқанда санымен қатар сұйытылғанда, сутек иондардың консентрациясы өзгермейтін ертінділерді буферлі ертінділер деп аталады.

Адам ағзасы өзінде өтетін физилогиялық, биохимиялық процестердегі және ішкі ортадағы рН тұрақтылығын реттеп отырады. Ондай реттеуді гомеостозис дейді. рН деңгейін сақтап тұру буферлер жүйелердің көмегімен жүзеге асырылады. Биологиялық сұйықтар рН тұрақты шамасымен сипатталады. Оның бұл шамадан ауытқуы шектелген. Сұйық ортаның қышқылдығын тұрақты сақтап тұру адам ағзасының қызметі үшін маңызы зор. Қышқылдық - негіздік буферлі ертінділер деп қышқылдың немесе сілтінің аз мөлшері қосқанда, сонымен қатар сұйтылғанда сутек иондары концентрациясы өзгермейтін ертінділерді айтады.

а) күшті қышқыл қосқанда Н30+ +MeOH→2H2 О +Ме+

б) күшті негіз қосқанда ОН +Ме+→ МеОН

•               Әрекеттесуші массалар заңы бойынша әлсіз қышқылдың электролиттік диссоцация тұрақтысын  былай жазамыз.

•               Мұнда [НА] диссоцияға ұшырамаған қышқыл молекулаларының тепе-теңдік консентрациясы [НА]=Сна[Н+]; ал [А"] - тұз және қышқыл диссоцацияланғанда түзілетін  аниондардың тепе-теңдік концентрациясы шартты түрде [А-] =С түзеді десек, онда [7] теңдеуге тепе-теңдік концентрациясы мәндері қойып логарифм жалпы түрі.

Буферлік сиымдылық деп 1 литерлік буферлі ертінді рН бір бірлікке өзгерту үшін қажетті күшті қышқыл |НС1| не күшті негіздің |NaOH|   эквивалент концентрациясын атайды.

Қанның буферлік жүйесі

Адам мен жоғары сатыда дамыған жануарлар қанының әрекетшіл ортасы әлсіз сілтілік болады (рН-7,35-7,45). Бұл көрсеткіш сутегі (Н+) жөне гидроксил иондары (ОН ) мөлшерінің ара қатынасымен анықталады. Артерия қанының рН-7,45, ал вена қанының рН-ы ұлпалардан көмір қышқыл газының сіңірілуімен байланысты 7,35 шамасында сақталады. Зат алмасу процесі барысында қанға көмір қышқыл газдың, сүт қышқылының т.б. қышқыл алмасу өнімдерінің бөлінуіне қарамастан қанның әрекетшіл ортасы тұрақты жағдайда сақталады. Бұл қан плазмасы мен эритроциттердің буферлік қасиеті мен денеден қышқылдар мен сілтілердің артық мөлшерін шығарып отыратын бөлу жүйесінің қызметімен байланысты.

Қан құрамында төрт түрлі буферлік жүйе болады.

1.     Бикарбонатты буферлік жүйе; ол көмір қышқылы мен натрий

бикарбонаттарынан тұрады.

2.     Фосфатты буферлік жүйе; бір және қос негізді фосфорқышқылды натрийдан тұрады.

3.Белокты буферлік жүйе; плазма белоктарынан құралады. Белоктар амфотерлік қасиетінің арқасында ортаның әрекетшіл ортасына

қарай не сутегі, не гидроксил иондарын бөледі де, қанның сутектік

көрсеткішін бір деңгейде ұстайды. 4. Гемоглобиндік жүйе; гемоглобиннің калийлі тұзына (КНвО2) байланысты. Бұл қосылыс көмір қышқылына қарағанда әлсіз қышқыл болғандықтан оған өзінің калий ионын береді де, сутегі ионын қосып алып, баяу диссоциацияланатын (ажырайтьш) қышкылға айналады. Канның буферлік қасиетінің 75 пайызы осы гемоглобинге байланысты.

Қан әрекетшіл ортаның қышқыл жаққа ығысуынан жақсы қорғалған. Оның себебі сілтілік қордың болуында. Қанның сілтілік қоры деп 100 мл. қандағы бикарбонаттар мөлшерін айтады. Қан құрамында қышқылдық және сілтілік эквиваленттер белгілі арақатынаста болады да, қышқыл-сілтілік тепе-теңдік қалыптасады.

Артериалды қаннан жылпы буферлік сыйымдылығы 25,3 моль/ге , ал вена қаны үшін 24,3 моль/ге жетеді. Буферлік жүйелердің адам ағзасы үшін маңызы зор. Адам қаны буферлік жүйелерге жатады. Адам ағзасында бүйректің бөліп шығару өкпенің тыныс алу қызметтері үшін жүйелердің маңызы жоғары. Адам ағзасында сұйықтар (қан, ұлпа, лимпа т.б.) қасиетінің бірі олардағы сутегі иондардың тұрақты концентрациясы көрсету. Ағза сұйықтығының қышқылдығының тұрақты болуының маңызы зор. Қанның қауыпті рН =7,36 өте кішкене ауытқуы қолайсыз жағдайларға әкеледі. Мысалы, рН =0,4 ге ауытқуы өлімге соғуы мүмкін.

Адам қанының буферлік жүйесін 2 топқа бөлуге болады.

1)қан плазмасындағы буферлік жүйелер;

2) канның формалы элменттерінің буферлік жүйесі.

   Қан плазмасының буферлік жүйелер

1.           Бикорбанатты буфер (Н2С03 + Na НС03)

2.           Фосфатты буфер (NaH2P04 + Na2HP04)

3.           Ақсылдық буфер (Н2Н - R - СООН2 Н2Н - R - COONa)

4.           Бос амин қышқылдары мен олардың түздары

5.           Органикалық фосфаттар.

Қанның формалы элементеріндегі

1.           Бикорбанатты буфер ( H2C03+KHC03)

2.           Фосфатты буфер К2НРО4+КН2НРО4

3.           Ақсылдық буфер ННв+КНв,ННв02+КНв02

    Қанға сілті енгенде ОН" иондары Н2СОз, ННВ, ННв02 бос қышқылдармен әрекеттесіп, тұз жэне су түзеді көп жағдайда буферлік жүйелер рН кему бағытында қарсы тұру үшін жұмыс жасайды, себебі ағзаның тағамды сіңіруі нәтижесінде біраз мөлшерде көміртек диоксиді түзіледі, ол сумен әрекеттесіп Н+ ионның тәулік мөлшеріне сәйкес келетін көмір кышқыл береді қандағы рН төмендеуіне әкелетін процестің бір өкпеде жүретін гемоглабиннің окслигемоглабинге айналуы. Қанның және ұлпа сұйықтарының буферлік жүйелері тығыз байланысты. Қан плазмасында 7-8%-ке дейін ақсылдар кездеседі. Ақсылдар амин қышқылдарынан тұрады. Ақсылдардың буферлік әсері оны құрайтын амин қышқылдарының қасиеттеріне байланысты. Қанның қышкылдық-негіздік тепе-тендіктің Н4" иондарының сілтілік қоры көбейіп, рН арту бағытында ағысуын алконоз деп атайды. Ақсылдардын буферлік әсері олардың кұрамындағы амин қышқылдарының алфатерлік касиеттеріне негізделген.

Қандағы буферлік жүйелердің проценттік мөлшері

1.           Гемоглобин - оксигемоглобин - 35%

2.           Фосфатты жүйе - 5%

3.           Бикорбанатты жүйе плазмада - 35%, эритроцид - 18%

4.           Плазманың аксылдары - 7%

Буферлі деп қышқылдың немесе сілтінің аз мөлшері қосқанда, сонымен қатар сұйылтқанда сутек иондарының концентрациясы, яғни рН өзгермейтін ертінділерді айтады. Қышқылдық буферлердің рН былай есептеледі.

Қанның және ұлпа сұйықтарының буферлік жүйелері өзара тығыз байланысты. Ескере отырып, гемоглобиннің оттекті сіңіріп және оксигемоглобиннің 02 қайтадан бөлінуі С02 ерекше эсері бар екенін білуге болады. Диссоциацияланбаған ННВ02 молекулалары оттекті онда түзілетін

ҚОРЫТЫНДЫ:

Тірі ағзаларда протолиттік үрдістер заттар алмасуында, қанның қышқылдығын сақтауда физологиялық сұйықтардың маңызды қызмет атқарады. Клиникада фармакология да жұмыстарда әртүрлі физиологиялық ертінділер мен дәрілік препораттарда қышқылдық - негіздік қасиетін анықтау үшін қолданылады. Дәрілердің қышқылдық -негіздік қасиеттеріне байланысты олардың еру кезіндегі гидролизге ұшырауын ауру адамға әртүрлі дәрілерді бір мезгілде қабылдауды айтамыз.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

   1. «Бейорганикалық жэне Физколоидтық химия» - авторы Ә.К.                                                    Патсаев .,С.А. Шытыбаев., К.Н. Дэуренбеков.

2.           «Бейорганикалық жэне Физколоидтық химияның» тэжірибелік
зертханалық сабақтарына қолданба. Авторы Ә.К. Патсаев ., С.А. Шытыбаев.

3.           Общая химия - Глинка Н.Л. М: 1990 Сборник задач и упражнения по общей химии Л: 1986

4.           Құлажанов Қ.С.Аналитикалық химия: II томдық оқулық . II - том. Оқулық. Алматы:«ЭВЕРО» баспаханасы, 2005. - 464 б. ISBN 9965-680-95-7

5.     Қазақ Энциклопедиясы X-том