4. DUNG DỊCH ĐỆM buffer solutions tampon Trình bày được ý nghĩa và mục đích của việc sử dụng dung dịch đệm http://wps.prenhall.com/wps/media/object s/602/616516/Media_Assets/Chapter16/Te xt_Images/FG16_03.JPG Biên soạn: Võ thị Bạch Huệ 2015 1 4. Dung dịch đệm 4.1. Định nghĩa ? 4.2. Thành phần 4.3. Cơ chế hiệu ứng đệm 4.4. Dự đoán khả năng đệm 4.5. Đánh giá khả năng đệm 4.6. Khả năng đệm ở pH rất thấp hay rất cao 4.7. Tính pH của dung dịch đệm 4.8. Ứng dụng của dung dịch đệm 2 4. DUNG DỊCH ĐỆM -là dd kháng lại sự thay đổi pH khi thêm acid mạnh hay base mạnh vào dd - hoặc là dd mà khi pha loãng thì pH của dd thay đổi ít (trong vùng giới hạn) 4.1. ĐỊNH NGHĨA a b c d Chỉ thị: xanh bromophenol sử dụng cho chuẩn độ acid base. a/- dung dịch đệm gồm; 50ml CH3COOH 0,1N và 50ml CH3COONa 0,1N: dung dịch có pH = 4,7- màu tím b/- Thêm 40ml dung dịch HCl 0,1N vào dung dịch a, màu vẫn tím. c/- Dung dịch CH3COOH (100ml) pH = 4,7.- màu tím d/- Thêm 6 giọt (khoảng 0,3ml) dung dịch HCl 0,1N dung dịch trở nên vàng. Không có tác động đệm. pH của dung dịch giảm nhanh dưới 3. 3 4. DUNG DỊCH ĐỆM 4.1. ĐỊNH NGHĨA 4.2. THÀNH PHẦN dd đệm là dd chứa trong một dm phân ly như nước: - hoặc một acid yếu và muối của một acid yếu (pH acid) - hoặc một base yếu và muối của một base yếu (base yếu và acid liên hợp của nó) (pH base) 4 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4. 3. Cơ chế của hiệu ứng đệm Thí dụ: hệ đệm gồm acid yếu va m ̀ uối của acid yếu - acetat Na (BH+a-) sẽ phân ly thành: BH+ a- BH+ + a- (7.26) - acid yếu cho phản ứng: H3O+ + a- (7.27) Ha + H2O Ka = a- là của Ha và của muối BH+ a. Như vậy, cùng lúc trong dd có BH+, a- và H+ - Thêm HA : HA phân ly sẽ tăng H+(H+ + ađổi ít. - Thêm B : B + H+ [H+] [a ] [Ha] Ha): acid yếu pH thay BH+ (lực 0). phản ứng 7.26 theo chiều về phải để tạo thành a (base yếu) và BH+ (lực 0). Base mạnh B bị thế bằng base yếu a , ít phân ly pH thay đổi ít. 5 http://www.chemcollective.org/buffers/images/Pict8buffcapa.gif 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4. 3. Cơ chế của hiệu ứng đệm 6 http://www.colorado.edu/intphys/Class/IPHY3430-200/image/figure1505.jpg http://www.chemcolle ctive.org/buffers/imag es/Pict8buffcapa.gif 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4.3. Cô cheá cuûa hieäu öùng ñeäm Nếu tiếp tục thêm HA (hoặc B) vào dd đệm thì sẽ đến lúc hầu như toàn bộ a- được trung tính hóa bằng acid (hay Ha sẽ được trung tính hóa bằng base) - Kể từ đó, nếu thêm một lượng mới chất phân ly H+ vào nữa thì pH sẽ thay đổi đột ngột và tác động đệm bị hủy. Chú ý: - Để có tác động đệm, cần phải có cùng lúc Ha và a- liên hợp. - Không thể đệm với chỉ Ha hay chỉ a- Tuy nhiên đôi khi cũng đệm dd HA bằng một aThí dụ: đệm dd nitric (HA) bằng lượng thừa acetat Na (a-): + trước tiên HA (acid nitric) tác động toàn phần trên a(acetat) để tạo thành Ha (acid acetic) 7 + sau đó, / dd có Ha là (acid acetic) và a- (muối acetat) là dd đệm. 4.4 Khả năng đệm: khoảng pH mà trong đó dung dịch đệm còn có thể cho hay nhận H+ mà không biến đổi quan trọng về pH (a) Khả năng đệm Khoảng biến đổi giới hạn của pH này gần như nằm ngang và thể hiện bằng một độ dốc rất nhỏ trên đường cong chuẩn độ (hình a) 4.4. Dự đoán khả năng đệm (b) ( b) ở giai đoạn bán trung hòa pH = pKa vuøng ñeäm thì có khả năng đệm cao nhất (hình b) ñöông löôïng OH- ñöôïc theâm vaøo phaàn traêm ñöôïc chuaån ñoä [acid yếu]  [base liên hợp] 8 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4.5. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐỆM Ở một nồng độ xác định của dd đệm: khả năng đệm nhận được cao nhất khi [acid yếu]  [base liên hợp] (equimolar). Đó chính là điểm uốn của đường chuẩn độ (xem hình) pH của đệm được tính theo biểu thức H. Hasselbalch pH = pKa + lg [base] [acid] 9 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4.5. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐỆM Thực tế để dd đệm còn hiệu quả thì [Ha] hay [bH+] ít nhất là ±10% [base] - nếu [base] = 10 [acid] thì pH = pKa + 1 - nếu [acid] = 10 [base] thì pH = pKa – 1 khả năng đệm: pH = pKa  1 Khi có quá nhiều acid hay base thêm vào thì pH sẽ vượt ra ngoài vùng đệm và pH sẽ tăng hay giảm nhanh. 10 ảnh hưởng của pKa trên đường cong chuẩn độ cùng dạng đường cong nhưng điểm bán trung hòa khác nhau 11 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4.5. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐỆM Dung lượng đệm: là số đương lượng (mmol) của acid mạnh hay base mạnh thêm vào 1 lít dung dịch này (mmol / lít hay mM) để làm thay đổi 1 đơn vị pH. Dung lượng đệm càng lớn khi một thể tích lớn dd đệm được cho vào 12 dung dịch khảo sát. Trung hòa một dd HA (HCl)/ nước bằng dd B (NaOH hay KOH) Kết quả: đường cong gần như bằng phẳng giữa pH = 0 và pH = 2 nghĩa là ở đó có một khả năng đệm (dù không có điểm uốn như ở giai đoạn bán trung hòa). Hiện tượng này được mô tả khi xét một acid mạnh và một base có lực gần như bằng 0 (Ví dụ: cặp HCl/ Cl-). Trong trường hợp acid mạnh một cách lý tưởng, tác động đệm vẫn hiện hữu vì nó dùng chính cặp dung môi H3O+ / H2O. [ H O] pH = pK + lg 2  4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4.6. Khaû naêng ñeäm ôû pH raát thaáp hay raát cao [ H 3O ] Đệm KCl - HCl giữa pH = 1,0 và pH = 2,2 dd KCl 0,2N (ml) HCl.0,2N (ml) Nöôùcvñ (ml) pH ôû 200C 25 48,50 100 25 32,25 100 25 20,75 100 25 13,15 100 25 8,40 100 25 5,30 100 25 3,35 10013 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2.0 2,2 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4.7. Tính pH cuûa dung dòch ñeäm pH = pKa + lg [a-] [Ha] Các hệ thức tính pH của dd đệm - chứa (Ha) và muối (Ma) của nó hoặc - chứa (a-) và muối (Ma) của nó. [a-] và [Ha] : nồng độ của ion a- và của Ha lúc cân bằng. [a-] [Ha] pH của các dd đệm: - phụ thuộc vào bản chất pKa (hoặc pKb) và tỷ số - không phụ thuộc vào độ pha loãng của hỗn hợp. 14 Bài toán về dung dịch đệm Muốn pha dd đệm có pH =3,85 từ sodium formiat NaCHO2 và acid formic HCHO2 (Ka= 1,8 x10-4) thì tỷ lệ nồng độ pha là bao nhiêu? Giải Theo H – Hasselbalch: và ta có: pH = pKa + lg [base]/[acid] pKa=- lg Ka= -lg (1,8 x10-4) =3,74. Thế pH và pKa đã tìm vào biểu thức H– Hasselbalch để tìm tỷ lệ của [base]/[acid] 3,85 = 3,74 + lg [base]/[acid] lg [base] / [acid] = 3,85 -3,74 = 0,11 thì [base] / [acid] = 1,3. Như vậy, nếu [acid] =0,1M thì [base] =0,13M nghĩa là [acid formic] = 0,1M thì [sodium formiat] = 0,13M 15 Tính pH của dung dịch chứa NH4Cl0.2 mol /lít và NH4OH 0.1 mol / lít Kb của NH4OH = 1.85 x 10-5. Giải Theo phương trình Henderson: 16 Các kiểu đệm Có 2 kiểu: đệm acid và đệm base Acid buffer Dung dịch đệm chứa lượng acid yếu lớn và muối của base mạnh Những dung dịch đệm như thế có pH trong vùng acid. Ví dụ: pH nhỏ hơn 7 ở 298 độ K. pH của đệm acid được cho theo 17 Các kiểu đệm Có 2 kiểu: đệm acid và đệm base Base buffer Dung dịch đệm chứa lượng tương đối lớn base yếu và muối của acid mạnh Những dung dịch đệm như thế có pH trong vùng base. Ví dụ: pH lớn hơn 7 ở 298 độ K. pH của đệm acid được cho theo 18 Đối với 2 loại đệm: Vùng đệm: (buffer range) tính bằng đơn vị pH Acid buffer: pKa -1 to pKa +1 Basic buffer: (pKw - pKb) -1 to (pKw - pKb) +1 Ex: xét hệ đệm acetic acid - sodium acetate –là đệm acid. Ka của acetic acid: 1.84 x 10-5  pKa (acetic acid) 4.74. Do vậy vùng đệm của acetic acid - sodium acetat pH = (pKa) - 1 đến (pKa) + 1 = 4.74 -1 đến 4.74 + 1 = 3.74 đến 5.74 pH của dd đệm sẽ + tùy thuộc vào tỷ lệ của cả hai nồng độ của muối và acid (hoặc muối và base). + không tùy thuộc vào từng nồng độ riêng rẻ + không hiệu quả khi pha loãng quá nhiều do không 19 kháng lại được acid mạnh hay base mạnh thêm vào 4.Dung dịch đệm 4.8. Vài công thức pha chế dung dịch đệm Các dd đệm chuẩn có pH # 1,2 –10 / USP 29 – NF 24 Thể tích trình bày trong bảng là cho 200ml dd đệm. Các thuốc thử - trừ acid boric - sấy trước ở 1100C – 1200C / 1 giờ. 1. HCl 0,2M và NaOH 0,2M 2. Kali biphtalat 0,2M 3. Kali phosphat, monobasic 0,2M 4. Acid boric và KCl 0,2M 20 4.Dung dịch đệm 4.8. Vài công thức pha chế dung dịch đệm Pha chế dung dịch đệm Acetate pH 3 - 6 ³ (1) 0.1M acetic acid (2) 0.1M sodium acetat (tri-hydrat) (13.6g / l) trộn từng phần để có pH mong muốn Thể tích của acetic acid 0.1M (ml) Thể tích của sodium acetat 0.1M(ml) 3 982.3 17.7 4 847.0 153.0 5 357.0 643.0 6 52.2 947.8 pH 21 Pha chế dung dịch đệm Phosphate pH 7 - 11 (1) 0.1M disodium hydrogen phosphat (14.2g / l) (2) 0.1M HCl (3) 0.1M NaOH trộn từng phần để có pH mong muốn. pH Thể tích phosphat 0.1M (ml) Thể tích HCl 0.1M (ml) Thể tích NaOH 0.1M (ml) 7 756.0 244 8 955.1 44.9 9 955.0 45.0 10 966.4 33.6 11 965.3 34.7 22 http://delloyd.50megs.com/moreinfo/buffers2.html Thêm acid hay base vào muối để có pH mong muốn pH 3 - 11 Muối được cân ở dạng rắn và thêm acid (hay base) vào rồi thêm nước cất vừa đủ 1 lít để được pH mong muốn. pH Hỗn hợp muối – hoà loãng từng hỗn hợp vào 1 lít dung dịch với nước cất 3 4 5 10.21g potassium hydrogen phthalat và 223ml HCl 0.01M 6 6.81g potassium dihydrogen phosphat và 56ml NaOH 0.01M 7 8 9 10 11 6.81g potassium dihydrogen phosphat và 291ml NaOH 0.01M 10.21g potassium hydrogen phthalat và 1ml HCl 0.01M 10.21g potassium hydrogen phthalat và 226ml NaOH 0.01M 6.81g potassium dihydrogen phosphat và 467ml NaOH 0.01M 4.77g sodium tetraborat và 46ml HCl 0.01M 4.77g sodium tetraborat và 183ml NaOH 0.01M 2.10g sodium bicarbonat và 227ml NaOH 0.01M http://delloyd.50megs.com/moreinfo/buffers2.html 23 Một số hệ đệm pH đệm hay sử dụng Hydrochloric acid/ Potassium chlorid 1.0 - 2.2 Glycin/ Hydrochloric acid 2.2 - 3.6 Potassium hydrogen phthalat/ Hydrochloric acid 2.2 - 4.0 Citric acid/ Sodium citrat 3.0 - 6.2 Sodium acetat/ Acetic acid 3.7 - 5.6 Potassium hydrogen phtalate/ Sodium hydroxid 4.1 - 5.9 Disodium hydrogen phthalate / Sodium dihydrogen orthophosphate 5.8 - 8.0 Dipotassium hydrogen phthalate / Potassium dihydrogen orthophosphate 5.8 - 8.0 Potassium dihydrogen orthophosphat / sodium hydroxid 5.8 - 8.00 Barbitone sodium / Hydrochloric acid 6.8 - 9.6 Tris (hydroxylmethyl) aminomethane / Hydrochloric acid 7.0 - 9.00 Sodium tetraborat/ Hydrochloric acid 8.1 - 9.2 Glycin/ Sodium hydroxid 8.6 - 10.6 Sodium carbonat/ Sodium hydrogen carbonat 9.2 - 10.8 Sodium tetraborat/ Sodium hydroxid 9.3 - 10.7 Sodium bicarbonat / Sodium hydroxid 9.60 - 11.0 Sodium hydrogen orthophosphat / Sodium hydroxid 11.0 - 11.9 Potassium chlorid/ Sodium hydroxid 12.0 - 13.0 http://delloyd.50megs.com/moreinfo/buffers2.html 24 4. DUNG DÒCH ÑEÄM Nông nghiệp 4.9. ÖÙng duïng cuûa dung dòch ñeäm pH của đất rất quan trọng trong việc trồng trọt. Đấtcó thể được đệm do sự có mặt của các muối như carbonat, bicarbonat, phosphat và muối hữu cơ Việc chọn lựa phân để bón vào đất sẽ tùy thuộc vào pH của vùng đất đó 25 Ứng dụng Hệ sinh hóa pH có vai trò quan trọng Ex: máu / cơ thể được đệm ở pH 7.36-7.42 do - (a) hệ đệm acid bicarbonate - carbonic acid (H2CO3 và NaHCO3) Bicarbonat trung hòa lượng acid thừa trong máu còn carbonic acid trung hòa base dư -(b) hệ đệm phosphoric acid (H2P04, HPO2-) Một vài enzym chỉ có thể hoạt động ở giá trị pH xác định. Thay đổi đơn vị pH dưới 6,8 hoặc trên 7,8 có thể dẫn đến tử vong. Khi sử dụng thuốc kháng acid hoặc sữa của magiê. Sau khi ăn một bữa ăn với các loại thực phẩm phong phú như: hải sản, dạ dày có để sản xuất acid dạ dày để tiêu hóa thức ăn . Một số các acid có thể tác dụng lên phần thực quản gây ra một cảm giác bỏng rát. Để làm giảm cảm giác cháy này, người ta sẽ cần thuốc kháng acid, mà đệm base hòa 26tan các đệm acid dư thừa bằng cách liên kết với chúng. Các hệ thống đệm chính Hệ đệm bicarbonat: NaHCO3/H2CO3 = HCO3- / HCO3- H+: Hệ đệm này đảm nhiệm 43% khả năng đệm của toàn cơ thể, trong đó ngoại bào 33% và nội bào 10%. Đây là một hệ đệm chính của ngoại bào vì: + Nồng độ ion bicarbonat dưới hình thái kết hợp NaHCO3 trong huyết tương cao. Bình thường nó được thận đào thải hoặc tái hấp thu thường xuyên để có nồng độ ổn định trong huyết tương là 27 mEq/L (còn gọi là dự trữ kiềm). + Acid carbonic là một acid bay hơi có thể tăng giảm nồng độ một cách nhanh chóng nhờ hoạt động của phổi (tăng hoặc giảm thông khí) để có nồng độ ổn định trong huyết tương là 1,35 mEq/L. Theo phương trình Henderson-Haselbach: pH = pK + log [ NaHCO3/H2CO3] = pK + log HCO3-/aPCO2 = 6,1 + log 27/1,25 = 6,1 + log 20 ≈ 6,1 + 1,3 ≈ 7,4 27 Như vậy, sau khi hệ bicarbonat đã đệm rồi thì pH của dịch ngoại bào cũng chỉ giao động chung quanh 7,4 mà thôi . Các hệ thống đệm chính Hệ đệm photphat: Na2HPO4/NaH2PO4 = NaHPO4-/NaHPO4-H+ Đảm nhiệm 7% khả năng đệm của cơ thể, là một hệ đệm của nội bào (PO43- nội bào = 140 mEq/L) và của nước tiểu, có hiệu suất lớn vì pK bằng 6,8 gần với pH sinh lý. Phosphate buffer Gomori buffers, the most commonly used phosphate buffers, consist of a mixture of monobasic dihydrogen phosphate and dibasic monohydrogen phosphate. By varying the amount of each salt, a range of buffers can be prepared that buffer well between pH 5.8 and pH 8.0 (please see the tables below). Phosphates have a very high buffering capacity and are highly soluble in water. However, they have a number of potential disadvantages: * Phosphates inhibit many enzymatic reactions and procedures that are the foundation of molecular cloning, including cleavage of DNA by many restriction enzymes, ligation of DNA, and bacterial transformation. * Because phosphates precipitate in ethanol, it is not possible to precipitate DNA and RNA from buffers that contain significant quantities of phosphate ions. * Phosphates sequester divalent cations such as Ca2+ and Mg2+. 28 0.5L of 1M K2HPO4 at 174.18g mol-1 = 87.09g 0.5L of 1M KH2PO4 at 136.09g mol-1 = 68.045g Hệ đệm Hemoglobinat/ Hemoglobin: Gồm hệ hemoglobinat Hb-/Hb- H+ và Oxy hemoglobinat HbO-/HbOH+. Đây là hệ đệm của hồng cầu, có hàm lượng rất lớn nên chúng có vai trò quan trọng trong điều hòa pH máu qua sự bắt giữ và đào thải CO2 ở phổi. Hệ đệm này đảm nhiệm 36% khả năng đệm của toàn cơ thể. 29 Hệ đệm trong cơ thể B. Two systems regulate blood pH 1. Lungs: Pulmonary ventilation pH is proportional to [CO2] 2. Kidney: Regulation of H+/HCO3- I cells of the collecting duct a. pH is proportional to [HCO3-] b. Secretion of H+ occurs during acidosis http://www.colorado.edu/intphys/Class/IPHY3430-200/018fluidbalance.htm http://www.colorado.edu/intphys/Class/IPHY3430-200/image/buffer.jpg c. Reabsorption of H+ occurs during alkalosis d. Urinary buffer systems 1) Bicarbonate in the urine 2) Phosphate in the urine 3) Deamination and the ammonium ion (NH4+) C. Acidosis and alkalosis 1. Respiratory changes--due largely to changes in [CO2] 2. Metabolic changes--due largely to changes in [HCO3-] 30 Ứng dụng Dược phẩm Ophthalmic Preparations • • • • • • • Miotics e.g. pilocarpine Hcl Mydriatics e.g. atropine Cycloplegics e.g. atropine Anti-inflammatories e.g. corticosteroids Anti-infectives (antibiotics, antivirals and antibacterials) Anti-glucoma drugs e.g. pilocarpine Hcl Surgical adjuncts e.g. irrigating solutions 31 Điều chỉnh pH và hệ đệm điều chỉnh pH rất quan trọng: 1/- để làm cho công thức ổn định hơn 2/- Sự thoải mái , an toàn và hoạt động của sản phẩm. Mắt bị kích ứng sẽ tiết nước mắt. Nhanh chóng mất thuốc . 3/- để nâng cao khả năng hòa tan dung dịch nước của thuốc. 4/- để nâng cao sinh khả dụng thuốc 5/- để tối đa hóa hiệu quả bảo quản 32 Liquid chromatography Ảnh hưởng của pH đối với thời gian lưu của Acids và Bases trong HPLC pha đảo As acids lose a proton and become ionized (with increasing pH), their retention decreases. As bases gain a proton and become ionized (with decreasing pH) their retention decreases. 33 Khả năng tách của phương pháp HPLC thường tuỳ thuộc vào pH của pha động As acids lose a proton and become ionized (with increasing pH), their retention decreases. As bases gain a proton and become ionized (with decreasing pH) their retention decreases. pH của pha động thay đổi thừ 7.0 to 7.2 gây ra tăng thời gian lưu của methylamphetamine 13.6 - 14.8, gần như tăng 9%. Tuy nhiên, pha động có pH of 2.8,thì có sự thay đổithời gian lưu không đáng kể khi tăng pH 0.2 pH đơn vị Khi triển khai phương pháp pha đảo đối với hợp chất base như methylamphetamine, thì chúng ta có thể đạt được34 một phương pháp hữu ích khi sử dụng pha động acid. Điều chế pha động có hệ đệm cho HPLC pha đảo Khi nào nên sử dụng hệ đệm? Trong sắc ký lỏng pha đảo HPLC, thời gian lưu của chất cần phân tích liên quan đến tính sơ nước của nó. Chất phân tích càng sơ nước thì thời gian lưu của nó càng giảm. Acids mất proton và trở thành dạng ion khi pH tăng. Base nhận proton và trở thành dạng ion khi pH giảm (hình 1). Do vậy, khi tách hổn hợp gồm acid và/ hoăc base bằng HPLC pha đảo thì cần kiểm tra pH của pha động bằng cách sử dụng hệ đệm thích hợp để thực hiện được kết quả lặp lại Ảnh hưởng của pH đối với thời gian lưu của Acids và Bases trong HPLC pha đảo Column: StableBond SB-C8, 4.6 x 250 mm Mobile Phase: 27% CH 3 OH 73% Phosphate buffer pH 2.5 and 2.6 Temperature: 50°CFlow Rate: 1.0 mL/min Sample: 1. p-anisidine 2. m-toluidine 3. 4-chloroaniline 4. 3-aminobenzonitrile Some separations are extremely sensitive to changes in mobile phase pH. This example shows how resolution goes from an unacceptable 1.4 to an acceptable 3.0 when the mobile phase pH is decreased by only 0.1. Example of the Effect of Changes in Mobile Phase pH on Resolution 35 Table 1 Commonly Used Buffers for Reversed Phase HPLC Buffer pKa Buffer Range UV Cutoff (nm) Phosphate 2.1 1.1-3.1 200 7.2 6.2-8.2 12.3 11.3-13.3 Formic acid* 3.8 2.8-4.8 210 Acetic acid* 4.8 3.8-5.8 210 Citrate 3.1 2.1-4.1 230 4.7 3.7-5.7 5.4 4.4-6.4 Tris 8.3 7.3-9.3 205 Triethylamine* 11.0 10.0-12.0 200 Pyrrolidine 11.3 10.3-12.3 200 * Volatile buffers 36 4. DUNG DÒCH ÑEÄM 4.9. ÖÙng duïng chung cuûa dung dòch ñeäm chuẩn hoá máy đo pH bằng các dd đệm chuẩn pH 4,01; 7,00; 10.00 ổn định pH / thành phần các quy trình đo UV- Vis ổn định pH / thành phần pha động HPLC (vd: đệm phosphat....) http://www.djb.co.uk/Graphics/Chemistry/buf fer_sachets.gif điều chế các dạng định lượng gần với điểm đẳng điện thực hành/ các qui trình phân tích, nhất là khi phân tích các dịch sinh học. Các dd đệm được dùng / các hệ thống sinh lý được chọn cẩn thận để o can thiệp vào hoạt tính dược lực của thuốc hay chức năng bình thường của cơ thể. 37 5. ỨNG DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP ACID -BASE Định lượng acid Định lượng base Acid mạnh trong nước Base mạnh trong nước Acid yếu trong nước Acid rất yếu trong nước (acid béo nặng, acid boric) Muối của acid mạnh và base yếu. Base yếu trong nước Base rất yếu trong nước - thừa trừ: trong môi trường cồn nước trong dung sinh hơn một môi proton Định lượng muối của acid yếu và base mạnh Phân tích nguyên tố Nitrogen Xác định chất vô cơ Muối ammoniac Sulfur Các nguyên tố khác Nitrat và nitrit Carbonat và hỗn hợp carbonat Xác định nhóm chức hữu cơ Nhóm acid sulfonic và carboxylic Nhóm amin Nhóm Ester Nhóm OH Nhóm carbonyl 6. Định lượng / mt khan nước Acid-base titration in non-aqueous medium Có 2 loại chất cần được chuẩn độ trong môi trường khan: - Acid hay base hữu cơ có trọng lượng phân tử cao và độ hoà tan giới hạn trong nước. - Những hợp chất hữu cơ có tính acid hay base rất yếu (Ka hay Kb  10 –8) như amin thơm, phenol, muối của acid carboxylic và acid vô cơ khó thấy điểm kết thúc trong môi trường nước 6.1. CÔ CHEÁ / dung môi khan (là dung môi không ion hoá), acid cũng cho H+ và được solvat hoá nhưng vì hằng số điện ly của dung môi này thấp nên H+ solvat hoá chủ yếu hiện diện ở dạng cặp ion với anion acid HA + S SH+ASau đó base B sẽ tác động với cặp ion này để tạo thành: SH+A- + B BH+A- + S Phản ứng xảy ra là vì B là base mạnh hơn dung môi S 39 6. Định lượng / mt khan nước 6.2. DUNG MOÂI ÑEÅ CHUAÅN ÑOÄ / MOÂI TRÖÔØNG KHAN Chất tan phải tan đáng kể / dung môi Thường dùng những dung môi lưỡng tính (amphiprotic) và đã qua giai đoạn tự phân ly như: acid acetic khan, ethanol, ethylendiamin. Cách chọn dung môi lưỡng tính: Phụ thuộc vào 3 tính chất - Hằng số tự phân ly: càng nhỏ càng tốt - Tính chất cho - nhận H+ của dung môi: dung môi H+: dùng cho base yếu. dung môi 0H-: dùng cho acid yếu. - Hằng số điện ly của dung môi: càng cao càng tốt. 40 Ñònh löôïng acid/ moâi tröôøng khan Ñònh löôïng base/ moâi tröôøng khan dung moâi benzen; toluen; dimethylformamid; aceton; ceton; acetonitril; coàn tert-butyl acid acetic khan; anhydrid acetic + acid acetic; caùc anhydrid acetic taùc ñoäng vôùi amin baäc 1 vaø baäc 2 khi noùng; acetonitril; benzen; toluen. chaát chuaån ñoä KOH/ EtOH; KOH/MeOH; CH30Me/ Methylat alcalin; CH30Me/ benzen-MeOH (95/5); dung dòch ammonium baäc 4 nhö hydroxy tertbutyl; ammonium / benzen –MeOH (95/5) caùc chaát goác cô cheá ví duï acid benzoic (C6H5 COOH); acid succinic; acid sulfanilic; phtalat acid kali AH + C5H5N  A- C5H5NH+ acid percloric/ 1-4 dioxan; acid percloric/ acid acetic khan; HCl ít duøng. phtalat acid kali R-NH2 + CH3C0OH  R-NH3 CH3C0OR-NH3 CH3C0O- + HClO4  RNH3+ClO4- + CH3C0OH A-C5H5NH++KOHAK+ C5H5H+0H- R-NH2 + HClO4  RNH3+ClO4- ñònh löôïng caùc barbituric ñònh löôïng caùc base höõu cô 41 [...]... dùng chính cặp dung mơi H3O+ / H2O [ H O] pH = pK + lg 2  4 DUNG DỊCH ĐỆM 4.6 Khả năng đệm ở pH rất thấp hay rất cao [ H 3O ] Đệm KCl - HCl giữa pH = 1,0 và pH = 2,2 dd KCl 0,2N (ml) HCl.0,2N (ml) Nướcvđ (ml) pH ở 200C 25 48,50 100 25 32 ,25 100 25 20,75 100 25 13, 15 100 25 8,40 100 25 5 ,30 100 25 3, 35 100 13 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2.0 2,2 4 DUNG DỊCH ĐỆM 4.7 Tính pH của dung dòch đệm pH = pKa + lg... Phase pH on Resolution 35 Table 1 Commonly Used Buffers for Reversed Phase HPLC Buffer pKa Buffer Range UV Cutoff (nm) Phosphate 2.1 1.1 -3. 1 200 7.2 6.2-8.2 12 .3 11 .3- 13. 3 Formic acid* 3. 8 2.8-4.8 210 Acetic acid* 4.8 3. 8-5.8 210 Citrate 3. 1 2.1-4.1 230 4.7 3. 7-5.7 5.4 4.4-6.4 Tris 8 .3 7 .3- 9 .3 205 Triethylamine* 11.0 10.0-12.0 200 Pyrrolidine 11 .3 10 .3- 12 .3 200 * Volatile buffers 36 ... dịch đệm Pha chế dung dịch đệm Acetate pH 3 - 6 ³ (1) 0.1M acetic acid (2) 0.1M sodium acetat (tri-hydrat) ( 13. 6g / l) trộn từng phần để có pH mong muốn Thể tích của acetic acid 0.1M (ml) Thể tích của sodium acetat 0.1M(ml) 3 982 .3 17.7 4 847.0 1 53. 0 5 35 7.0 6 43. 0 6 52.2 947.8 pH 21 Pha chế dung dịch đệm Phosphate pH 7 - 11 (1) 0.1M disodium hydrogen phosphat (14.2g / l) (2) 0.1M HCl (3) 0.1M NaOH trộn... base mạnh Những dung dịch đệm như thế có pH trong vùng acid Ví dụ: pH nhỏ hơn 7 ở 298 độ K pH của đệm acid được cho theo 17 Các kiểu đệm Có 2 kiểu: đệm acid và đệm base Base buffer Dung dịch đệm chứa lượng tương đối lớn base yếu và muối của acid mạnh Những dung dịch đệm như thế có pH trong vùng base Ví dụ: pH lớn hơn 7 ở 298 độ K pH của đệm acid được cho theo 18 Đối với 2 loại đệm: Vùng đệm: (buffer range)... dày để tiêu hóa thức ăn Một số các acid có thể tác dụng lên phần thực quản gây ra một cảm giác bỏng rát Để làm giảm cảm giác cháy này, người ta sẽ cần thuốc kháng acid, mà đệm base hòa 26tan các đệm acid dư thừa bằng cách liên kết với chúng Các hệ thống đệm chính Hệ đệm bicarbonat: NaHCO3/H2CO3 = HCO3- / HCO3- H+: Hệ đệm này đảm nhiệm 43% khả năng đệm của tồn cơ thể, trong đó ngoại bào 33 % và nội bào... lg [base] / [acid] = 3, 85 -3, 74 = 0,11 thì [base] / [acid] = 1 ,3 Như vậy, nếu [acid] =0,1M thì [base] =0,13M nghĩa là [acid formic] = 0,1M thì [sodium formiat] = 0,13M 15 Tính pH của dung dịch chứa NH4Cl0.2 mol /lít và NH4OH 0.1 mol / lít Kb của NH4OH = 1.85 x 10-5 Giải Theo phương trình Henderson: 16 Các kiểu đệm Có 2 kiểu: đệm acid và đệm base Acid buffer Dung dịch đệm chứa lượng acid yếu lớn... là 1 ,35 mEq/L Theo phương trình Henderson-Haselbach: pH = pK + log [ NaHCO3/H2CO3] = pK + log HCO3-/aPCO2 = 6,1 + log 27/1,25 = 6,1 + log 20 ≈ 6,1 + 1 ,3 ≈ 7,4 27 Như vậy, sau khi hệ bicarbonat đã đệm rồi thì pH của dịch ngoại bào cũng chỉ giao động chung quanh 7,4 mà thơi Các hệ thống đệm chính Hệ đệm photphat: Na2HPO4/NaH2PO4 = NaHPO4-/NaHPO4-H+ Đảm nhiệm 7% khả năng đệm của cơ thể, là một hệ đệm. .. ch̉n đợ cùng dạng đường cong nhưng điểm bán trung hòa khác nhau 11 4 DUNG DỊCH ĐỆM 4.5 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ĐỆM Dung lượng đệm: là sớ đương lượng (mmol) của acid mạnh hay base mạnh thêm vào 1 lít dung dịch này (mmol / lít hay mM) để làm thay đởi 1 đơn vị pH Dung lượng đệm càng lớn khi một thể tích lớn dd đệm được cho vào 12 dung dịch khảo sát Trung hòa mợt dd HA (HCl)/ nước bằng dd B (NaOH... tích phosphat 0.1M (ml) Thể tích HCl 0.1M (ml) Thể tích NaOH 0.1M (ml) 7 756.0 244 8 955.1 44.9 9 955.0 45.0 10 966.4 33 .6 11 965 .3 34.7 22 http://delloyd.50megs.com/moreinfo/buffers2.html Thêm acid hay base vào muối để có pH mong muốn pH 3 - 11 Muối được cân ở dạng rắn và thêm acid (hay base) vào rồi thêm nước cất vừa đủ 1 lít để được pH mong muốn pH Hỗn hợp muối – hồ lỗng từng hỗn hợp vào 1 lít dung. .. bicarbonat, phosphat và muối hữu cơ Việc chọn lựa phân để bón vào đất sẽ tùy thuộc vào pH của vùng đất đó 25 Ứng dụng Hệ sinh hóa pH có vai trò quan trọng Ex: máu / cơ thể được đệm ở pH 7 .36 -7.42 do - (a) hệ đệm acid bicarbonate - carbonic acid (H2CO3 và NaHCO3) Bicarbonat trung hòa lượng acid thừa trong máu còn carbonic acid trung hòa base dư -(b) hệ đệm phosphoric acid (H2P04, HPO2-) Một vài enzym ...4 Dung dịch đệm 4.1 Định nghĩa ? 4.2 Thành phần 4 .3 Cơ chế hiệu ứng đệm 4.4 Dự đốn khả đệm 4.5 Đánh giá khả đệm 4.6 Khả đệm pH thấp hay cao 4.7 Tính pH dung dịch đệm 4.8 Ứng dụng dung dịch đệm. .. acid base a/- dung dịch đệm gồm; 50ml CH3COOH 0,1N 50ml CH3COONa 0,1N: dung dịch có pH = 4,7- màu tím b/- Thêm 40ml dung dịch HCl 0,1N vào dung dịch a, màu tím c/- Dung dịch CH3COOH (100ml) pH... giọt (khoảng 0,3ml) dung dịch HCl 0,1N dung dịch trở nên vàng Khơng có tác động đệm pH dung dịch giảm nhanh 3 DUNG DỊCH ĐỆM 4.1 ĐỊNH NGHĨA 4.2 THÀNH PHẦN dd đệm là dd chứa mợt dm phân ly nước: