Коэффициенты активности ионов — КиберПедия


Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...

Коэффициенты активности ионов



 

Ионная сила раствора Заряд иона – z
± 1 ± 2 ± 3
0,05 0,84 0,50 0,21
0,1 0,81 0,44 0,16
0,2 0,80 0,41 0,14
0,3 0,81 0,42 0,14
0,4 0,82 0,45 0,17
0,5 0,84 0,50 0,21

 

 

* * *

 

В биологических системах широко распространены межион­ные взаимодействия, которые сильно зависят от ионной силы растворов, что прежде всего сказывается на значениях констант диссоциации ионогенных* групп биологических субстратов, так как они определяются активностями ионов, а не их концентрациями. Незначительное увеличение ионной силы раствора вызывает из­менение степени ионизированности белков или нуклеиновых ки­слот, вследствие чего меняется их конформация, а следовательно, и биологические функции. Поэтому при использовании раство­ров электролитов в биологических экспериментах крайне необ­ходимо, чтобы их ионная сила была равна ионной силе соответ­ствующей биологической системы. Так, ионная сила плазмы кро­ви человека равна 0,15 моль/л, поэтому физиологический раствор – простейший заменитель плазмы крови – должен иметь соответ­ствующую концентрацию NaCl (0,15 моль/л,или 0,9 %).

Таким образом, ионная сила биологических систем, обуслов­ленная содержанием в них сильных электролитов, влияет не только на химическую активность ионов, но и на биологическую функцию белков и нуклеиновых кислот, содержащихся в этих системах, что имеет большое значение в практической медицине.

При значительном увеличении ионной силы раствора в нём уменьшается количество свободной воды, не участвующей в гид­ратации ионов. Другими словами, уменьшается активность воды, участвующей в процессе гидратации растворённых частиц. Это обстоятельство чрезвычайно важно для биологических систем, так как оно приводит к дегидратации природных полиэлектро­литов (белков и нуклеиновых кислот), в результате чего вначале изменяется их конформация, а затем происходит даже их выса­ливание**, то есть выделение белков и нуклеиновых кислот из этих растворов.

Влияние ионной силы раствора на растворимость по­лиэлектролитов имеет большое значение при проведении биохи­мического эксперимента. Добавление к биологическим жидко­стям солей позволяет не только выделить белки и нуклеиновые кислоты, но и фракционировать их по молекулярной массе. При постепенном увеличении ионной силы раствора из него вначале выделяются полиэлектролиты с большей молекулярной массой и меньшей гидрофильностью. Для выделения полиэлектролитов с меньшей молекулярной массой и с большей гидрофильностью требуется создать в растворе более высокую ионную силу.

При выделении природных полимеров из биологических сред наи­большее высаливающее действие проявляют анионы солей, так как структура их гидратной оболочки ближе к структуре гидратной оболочки белков и нуклеиновых кислот, чем катионов. Чем больше заряд аниона и меньше его размер, тем сильнее он гидратируется и тем выше его дегидратирующая способность по отношению к полиэлектролитам. По высаливаю­щему действию анионы могут быть расположены в следующий ряд:

 

I < Br < Сl < NО3 < SO42– < C2O42–*

 

 

В практике для выделения белков обычно используют сульфат аммония (NH4)2SO4. Например, для выделения из крови фибри­ногена (М = 340 000) требуется ионная сила 2,9, гемоглобина (М =64 450) – 5,8, а миоглобина (М =17 800) – 9,6.

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ ДИССОЦИАЦИЯ И

ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ

 

Вода является очень слабым электролитом. Её электролити­ческая диссоциация выражается равновесием:

 

Н2О + Н2О ⇄ Н3О+ + ОН

или упрощённо

Н2О ⇄ Н+ + ОН.

 

При температуре 295 К (22 °С) диссоциирует лишь одна из 5,56 · 108 молекул воды и отсюда степень её электролитиче­ской диссоциации составляет α 1,8 · 10–9.

 

Константа электролитической диссоциации воды при 22 °С равна:

 

. (4.1)

 

 

Это означает, что из 5,6 · 108 молекул воды диссоциирована на ионы только одна. Следовательно, равновесную концентрацию недиссоциированной воды можно считать равной её исходной молярной концентрации, то есть числу молей Н2О в 1 л воды:

 

= 18 моль/л . [Н2О] = = 55,56 моль/л = const.

 

Объединив две посто­янные величины Каи [Н2О], получим новую постоянную, кото­рую называют ионным произведением воды:

 

= Ка2О] = [Н+][ОН] = соnst. (4.2)

Константа диссоциация воды может быть определена из выражения разбавления Оствальда (2.7):

 

Ка = α2[H2О] = (l,8 · 10–9)2 · 55,6 = l,82 · 10–16

 

Подставляя значения в выражение ионного произведения воды в (4.2) значение равновесной концентрации и константы диссоциации воды, находим, что

 

= Ка2О] = l,82 · 10–16 · 55,56 = 1 · 10–14

Ионное произведение воды величина постоян­ная (при данной температуре) для воды и вод­ных растворов, равная произведению равновесных концентраций ио­нов водорода +] и гидроксид-ионов [ОН].

 

Постоянство ионного произведения воды означает, что в лю­бом водном растворе – нейтральном, кислотном или основном – имеются и ионы водорода, и гидроксид-ионы, причём произ­ведение равновесных концентраций этих ионов всегда равно величине при данной температуре. Это позволяет рассчитывать концентра­цию ионов Н+ и ОН в водных растворах, используя следующие формулы:

 

+] = и [ОН] = . (4.3)

Значения возрастают при увеличении температуры:

 

Т, °С
0,13 1,0 3,1 5,6 7,4

 

В чистой воде равновесные концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы, и при 22 °С их значения равны:

 

+] = [ОН] = = = 10–7 моль/л.

 

Характер водной среды* определяется тем ионом (Н+ или ОН), концентрация которого преобладает. Для характеристики кислотности водных сред принято использовать величину мо­лярной концентрации ионов водорода [Н+] в этих средах.

 

Нейтральная среда характеризуется равенством концен­траций ионов водорода и гидроксид-ионов:

 

+] = [ОН] = 1,0 · 10–7 моль/л (при 22 0С).

Кислотная среда характеризуется соотношением:

 

+] > [ОН], то есть [Н+] > 10–7 моль/л.

 

Основная среда характеризуется соотношением:

 

+] < [ОН], то есть [Н+] < 10–7 моль/л.

 

В практике реакцию водной среды принято характеризовать не молярной концентрацией ионов водорода, а водородным показателем.






Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой...

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...





© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.01 с.