معلومة

1: الخلايا والمياه والمخازن - علم الأحياء


1: الخلايا والمياه والمخازن

AS Biology Paper 1 مايو 2018

عندما كانت امرأتان د. ويليستوني معًا ، لم تؤد أغانيهما إلى أي محاولة للتزاوج.

لا يحتوي mRNA على موقع ربط الأحماض الأمينية. tRNA يفعل

يحتوي mRNA على المزيد من النيوكليوتيدات

مختلفة mRNAs لها أطوال مختلفة ، جميع الحمض النووي الريبي متشابهة / نفس الطول

يتحرك Ribosme لإيجاد كود البداية

يحمل الحمض النووي الريبي حمض أميني معين

anticodon على tRNA مكمل للكودون على mRNA

يتحرك الريبوسوم إلى الكودون التالي

عادة ما يتم التحكم في أحجام مجموعات البكتيريا المعوية الطبيعية بواسطة الخلايا التائية التي ينتجها الجهاز المناعي ببطء وبأعداد صغيرة. لا تعيش هذه الخلايا التائية عادةً لفترة طويلة جدًا. ونتيجة لذلك ، فإنها لا تطلق كميات كبيرة من السيتوكينات. السيتوكينات هي مواد كيميائية يمكن أن تسبب تورم بطانة الأمعاء.

داء كرون هو مرض طويل الأمد يسبب تورمًا في بطانة داء كرون
الأمعاء. يُعتقد أن داء كرون يمكن أن يكون ناتجًا عن فقدان القدرة على تحمل البكتيريا المعوية الطبيعية ، كما يتضح من حجم كبير بشكل غير معتاد.
استجابة الخلايا التائية. يمكن أن تحدث هذه الاستجابة عن طريق البكتيريا المسببة للأمراض في
أمعاء الأشخاص الذين لديهم ميل وراثي للإصابة بمرض كرون.

يمكن السيطرة على مرض كرون لدى بعض الأشخاص باستخدام عقار يسمى
5-aminosalicylic acid (5-ASA) الذي يقلل التورم. يمكن أيضًا استخدام دواء آخر يسمى 6-مركابتوبورين (6-MP). 6-MP يثبط الإنزيم المطلوب
لصنع الأدينين والجوانين. هذا فعال لأن معظم الخلايا يمكنها إعادة تدوير النيوكليوتيدات ، لكن الخلايا التائية غير قادرة على القيام بذلك.


نظام العازلة: المعنى والأهمية (مع رسم بياني)

دعونا نتعرف على نظام Buffer. بعد قراءة هذا المقال سوف تتعرف على: 1. معنى نظام التخزين المؤقت 2. أهمية نظام التخزين المؤقت.

معنى نظام العازلة:

يتمتع نظام العازلة بخاصية مقاومة تغيرات الأس الهيدروجيني على الرغم من إضافات الحمض أو القاعدة. المخزن المؤقت هو خليط من حمض لا يتأين تمامًا في الماء وقاعدته المقابلة - على سبيل المثال ، حمض الكربونيك (H2كو3) وبيكربونات الصوديوم (NaHCO3).

إذا تمت إضافة الحمض إلى هذا المخزن المؤقت ، فإن أيونات H + المضافة تتحد مع أيونات البيكربونات لإنتاج المزيد من حمض الكربونيك ، باستخدام بعض أيونات H + (لا تشارك أيونات الصوديوم في هذا التفاعل).

في حالة إضافة القاعدة ، يتأين بعض حمض الكربونيك لإنتاج أيونات البيكربونات والمزيد من H + ، مما يقاوم بعض الأس الهيدروجيني. بهذه الطريقة ، يقلل المخزن المؤقت من تأثيرات الحمض أو القاعدة المضافة على الرقم الهيدروجيني. توضح المحاليل قابلية انعكاس التفاعلات الكيميائية ، حيث تؤدي إضافة الحمض إلى تحريك التفاعل في اتجاه واحد ، بينما تؤدي إضافة القاعدة إلى تحريك التفاعل الكيميائي في الاتجاه الآخر.

يمكن الحصول على نظام عازل مناسب من حمض ضعيف ممزوج بالملح من هذا الحمض وقاعدة قوية. على سبيل المثال،

حيث B + = كاتيون قاعدة قوية مثل Na + A - = أنيون من حمض الأسبوع

هذا يتوافق مع محلول معادل جزئيًا لحمض ضعيف (HA → H + + A -) مع نسبة معقولة من الحمض المحول إلى الأنيون. سيكون الأس الهيدروجيني أعلى من الرقم الهيدروجيني للحمض الضعيف وحده.

لا يتم تحديد الرقم الهيدروجيني لمحلول منظم على التركيزات المطلقة للمكونات العازلة ولكن على نسبتها ، أي على نسبة كمية الملح إلى الحمض الضعيف كما هو مذكور في معادلة Henderson Hasselbalch:

أين كأ هو ثابت تفكك الحمض و pKأ هو الرقم الهيدروجيني الذي يكون عنده الحمض نصف معادل وتوجد كميات متساوية من الحمض والأيون (الملح). هذه المعادلة قابلة للتطبيق على جميع أنظمة العازلة. تُقاس سعة المخزن المؤقت على أنها قدرة المحلول على تقليل التغيرات في الأس الهيدروجيني بسبب إضافة القاعدة ، وتكون أقوى بالقرب من نقطة المنتصف للمعايرة ، عندما [A -] = [HA] ودرجة الحموضة = pKأ.

أهم الأمثلة على أنظمة العازلة البيولوجية هي كما يلي:

المخزن الرئيسي للسائل خارج الخلية هو HCO3/ ح2كو3) النظام.

ينتج هذا عن عدد من العوامل:

(ط) يوجد HCO3 في السائل خارج الخلية أكثر بكثير من أي مكون عازل آخر

(2) هناك عرض غير محدود من ثاني أكسيد الكربون2

(3) تحافظ الآليات الفسيولوجية على الرقم الهيدروجيني الطبيعي خارج الخلية عن طريق التحكم في HCO3 أو CO2 تركيز السائل خارج الخلية

(4) يعمل نظام المخزن المؤقت هذا جنبًا إلى جنب مع Hb.

يمكن كتابة معادلة Henderson- Hasselbalch لنظام المخزن المؤقت هذا على النحو التالي:

علاوة على ذلك ، في إجمالي ثاني أكسيد الكربون الحقيقي للبلازما2 المحتوى يساوي [H2كو3] + [HCO3]. ومن ثم ، إذا كان مجموع C02 محتوى البلازما الحقيقي معروف و pCO2 من الهواء السنخي ، أي الشرايين pCO2 يتم تحديده ، يمكن حساب الرقم الهيدروجيني للبلازما الحقيقية. تم استخدام هذه الطريقة لتحديد درجة الحموضة في الدم (الرقم الهيدروجيني الحقيقي للبلازما) قبل ظهور أجهزة قياس الأس الهيدروجيني التجارية.

تعتبر معادلة Henderson Hasselbalch مهمة ، لأنها تمكننا من تقدير أن درجة الحموضة في الدم تعتمد على نسبة تركيز الحمض الحر إلى تركيز الأنيون العازل (البيكربونات). لذلك ، يمكن أن يكون سبب حامض الدم أو aikalaemia إما تغيير في المكون غير المتطاير (H O.3 - التركيز) أو في المكون المتطاير (H2كو3 التركيز وبالتالي pCO2).

منذ [H.2كو3] تم إصلاحه فقط بواسطة ثاني أكسيد الكربون السنخي2 التوتر ، إذا كان توتر الغاز يعادل ذلك الموجود عادة في الدم ، HCO3 - / ح2كو3 يكون النظام أكثر فائدة عند الرقم الهيدروجيني 7.4 بنسبة 20 ثم سيكون عند pK 6.1 حيث HCO3 - سوف يتم استنفادها بإضافة 1.25 ميقا لكل لتر من الحمض ، وإضافة هذه الكمية من القلويات ستؤدي إلى زيادة 0.3 وحدة الأس الهيدروجيني.

كفاءة المخزن المؤقت HCO37 ح2كو3 يتم تعزيزه بشكل أكبر من خلال وجود كريات الدم الحمراء مثل ثاني أكسيد الكربون2 ينتشر في الخلايا ، و H.2كو3 يتفاعل مع Hb تشكيل HCO3 - ، والذي يدخل بعد ذلك البلازما مقابل CP. هذا لا يتوقف على إزالة الأكسجين من Hb ، ولكن يتم تحقيقه بسهولة أكبر وبتغيير أقل في درجة الحموضة عند حدوث إزالة الأكسجين في وقت واحد.

على العكس من ذلك ، خفض ثاني أكسيد الكربون2 يؤدي التوتر إلى عكس هذه العملية مع ما يترتب على ذلك من تناقص في البلازما [HCO3 -] على الرغم من أن الحالة لا تنشأ في ظل الظروف الفسيولوجية ، إلا أن إجمالي ثاني أكسيد الكربون يحدث فقط في وجود خلايا حمراء2 ينخفض ​​محتوى البلازما إلى الصفر عند dCO2 صفر مم.

هذا ممكن لأن نسبة الهيموجلوبين في الدم كافية للسماح بسلسلة التفاعلات التالية:

القيمة العادية 20: 1 لنسبة HCO3 - / ح2كو3 يتم الحفاظ عليه أيضًا من خلال تنظيم الجهاز التنفسي لدرجة الحموضة للسائل خارج الخلية. بالإضافة إلى الضبط الذاتي التلقائي الذي أصبح ممكنًا بواسطة Hb داخل العقرب (كما هو موصوف أعلاه) ، يمتلك الجسم عنصرين وقائيين إضافيين (الجهاز التنفسي والكلى) والتي من خلال سيطرتهم على البلازما [H2كو3] و [HCO3 & # 8211] على التوالي بطريقة مساعدة للحفاظ على درجة حموضة بلازما الدم.

على عكس [HCO3 & # 8211] [H.2كو3] يتم تحديده فقط من خلال الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون2 في الهواء السنخي في حالة توازن مع سائل خارج الخلية. وهذا بدوره يعتمد على المعدل الذي يتم به ثاني أكسيد الكربون2 يخفف ترك الدم الرئوي بهواء الغلاف الجوي وبالتالي على معدل وعمق التنفس.

يتم تنظيم هذا الأخير من قبل الجهاز العصبي في مركز الجهاز التنفسي وهو حساس لدرجة الحموضة و pCO2 من السائل خارج الخلية. عندما ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني عن المعدل الطبيعي بسبب تناقص [HCO3 & # 8211] ، يتم تحفيز التنفس ، مما يؤدي إلى خفض ضغط الدم في السنخية2 وبالتالي خارج الخلية [H2كو3]. هذا يميل إلى إعادة ترتيب المراتب3 - / ح2كو3 النسبة إلى قيمتها الطبيعية 20: 1 وبالتالي استعادة الرقم الهيدروجيني نحو 7.4. مع ارتفاع درجة الحموضة في البلازما ، ينخفض ​​معدل التنفس ، السنخية pCO2 ومن ثم البلازما [H2كو3] ارتفاع ، ويتحرك الأس الهيدروجيني نحو 7.4.

لكن لم يتم الحصول على تعويض مثالي منذ زيادة البلازما [H2كو3] يعارض تأثير ارتفاع درجة الحموضة على مركز الجهاز التنفسي. إذا انخفض معدل التنفس بشكل كافٍ ، فإن p O يتضاءل2، المستشعرات بالمستقبلات الكيميائية للجسم السباتي ، يمكن أن تكون حافزًا لزيادة نشاط الجهاز التنفسي.

لا يعتمد الأس الهيدروجيني على التركيزات المطلقة ولكن فقط على المكوّنات ذات الترتيب الأعلى3 & # 8211 / ح2كو3 نسبة. يمكن لنظام العازلة للبلازما أن يتحمل إضافة 16 ميكرولتر من الحمض أو 29 ميكرولتر من القلويات لكل لتر ولا يزال يحافظ على الرقم الهيدروجيني ضمن النطاق المتوافق مع الحياة. مع التعويض الرئوي ، يمكن الحفاظ على نطاق الأس الهيدروجيني الطبيعي على الرغم من إضافة 23 ميكرولتر من الحمض أو 80 ميكرولتر من القلويات لكل لتر من البلازما.

على الرغم من مساهمة الفوسفات العازلة HPO 2− 4/ ح2ص4 & # 8211 لقوة التخزين المؤقت للبلازما لا يكاد يذكر لأن تركيزها في البلازما منخفض جدًا (3 مجم / 100 مل) ، هذا النظام العازل موجود (كما هو الحال مع HCO3 & # 8211 / ح2كو3) في السائل الأنبوبي للكلية.

يمكن كتابة معادلة Henderson-Hasselbalch لنظام المخزن المؤقت هذا على النحو التالي:

وهكذا ، فإن توازن الفوسفات في البلازما هو مثل 4 أجزاء مما يسمى الفوسفات الأساسي (HPO 2− 4) موجود في جزء واحد من الفوسفات الحمضي (H2PO - 4) عند درجة حموضة 7.4 ، لـ pKفوس 6.8.

عند درجة حموضة البول 5.8 ، توجد عشرة أجزاء من الفوسفات في & # 8216 حمضي & # 8217 شكل وجزء واحد في & # 8216basic & # 8217 شكل (5.8 = 6.8 + 1 -) ، لكل أيون فوسفات يفرز على شكل H2ص4 & # 8211 يتم حفظ أيون Na + واحد ويتم إخراج أيون H + واحد. الفوسفات هي إلى حد بعيد أهم المحاليل في البول ، على الرغم من تكوين NH في البول الحمضي4 من نيو هامبشاير3 و H + يساعد على إبقاء [H +] أقل مما يمكن أن يكون.

وبالتالي ، فإن نظام عازلة الفوسفات يساهم بشكل ضئيل في إجمالي سعة التخزين المؤقت للدم لأن تركيز الفوسفات في الدم منخفض جدًا مقارنة بكمية البروتين الموجودة. لكن زوج عازلة الفوسفات هو منفذ رئيسي لـ H + عبر البول الذي يحتوي على نسبة عالية من الفوسفات. وبالتالي ، يتم توفير الرقم الهيدروجيني للبول عن طريق إفراز H + في السائل الأنبوبي.

3. Oxyhaemoglobin Buffer:

يتكون زوج العازلة من HbO2 / ح2 أي أن أوكسي هيموجلولبين أنيون / أوكسي هيموجلوبين (حمض) مهم أيضًا. من المعروف أن امتصاص ثاني أكسيد الكربون2 من الأنسجة يعتمد على ردود الفعل التالية:

وبالتالي ، فإن امتصاص ثاني أكسيد الكربون2 من الأنسجة يعتمد على الإمداد بمستقبلات الهيدروجين بحيث يمكن للتفاعل أن يتقدم نحو اليمين. أهم متقبل للهيدروجين في الدم هو أيون الهيموجلوبين.

تأتي معظم قوة الهيموجلوبين في تطهير أيونات الهيدروجين في نطاق الأس الهيدروجيني 7.0 إلى 7.70 من تفكك مجموعات إيميدازول [يحتوي الهيموغلوبين على 38 جزيء من الهيستيدين (β- إيميدازول ألفا-أمينو حمض بروبيونيك) لكل جزيء]. إن ميل تفكك مجموعة الإيميدازول مثل أي حمض ضعيف يعتمد إلى حد كبير على الرقم الهيدروجيني للمحلول.

مع ارتفاع الأس الهيدروجيني ، يتم تقليل التفكك ونتيجة لذلك يتم إضافة أيونات H + & # 8216 تم تنظيفه & # 8217.

يتفكك أوكسي هيموجلوبين بشكل كامل أكثر من الهيموجلوبين المنخفض. نتيجة لذلك ، ينتج الهيموغلوبين المخفض أقل H + عند درجة حموضة معينة من أوكسي هيموغلوبين. وبالتالي ، عندما يتم تقليل محلول أوكسي هيموغلوبين ، ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني للمحلول ، أي أن الهيموغلوبين المختزل هو متقبل H + أفضل من أوكسي هيموغلوبين.

هذا له أهمية كبيرة في فسيولوجيا الدم لأن مدخل ثاني أكسيد الكربون2 من الأنسجة إلى الدم الشعري يرافقه الاختزال المتزامن للأوكسي هيموغلوبين. مثل امتصاص ثاني أكسيد الكربون2 يعتمد على مستقبلات H + ، هذه الزيادة في قبول H + بالصيغة المختصرة تسهل امتصاص وتخزين ثاني أكسيد الكربون2.

لكل ملي مول CO2 من أوكسي هيموجلوبين منخفض ، يمكن تناول 0.7 ملي مول من H + نتيجة 0.7 ملي مول من أول أكسيد الكربون2 يمكن أن يدخل الدم دون أي تغيير في الرقم الهيدروجيني.

عندما يدخل الدم الشرياني إلى الأنسجة ، فإن ثاني أكسيد الكربون2 ينتشر في كريات الدم الحمراء ، وبالتالي ، يحتمل أن يخفض الرقم الهيدروجيني وتقارب Hb لـ O2 كما هو موضح في التفاعلات التالية:

من ناحية أخرى ، في الرئتين فقدان ثاني أكسيد الكربون2 مما يحتمل أن يرفع الرقم الهيدروجيني ، ويزيد من تقارب الهيموغلوبين لـ O2، مما يسمح بتشبع Hb بـ O2 في pO أقل2.

وتجدر الإشارة إلى أن أكسجة الهيموغلوبين تؤدي إلى تحول في pK الظاهرأ لبعض المجموعات الحمضية على سلاسل الببتيد من 7.71 إلى 6.17 وبالتالي HbO2بمثابة حمض أقوى من الهيموغلوبين. يتم تحرير ما يقرب من 0.7 مول من H + كمكافئ 1 ، من O2 غير ملزمة.

أهمية نظام العازلة:

تعتبر المخاليط العازلة مهمة جدًا في الكائنات الحية وعالم المعادن. مثال على الحاجز الطبيعي هو دم الثدييات. يحتوي دائمًا على حمض الكربونيك وكربونات الصوديوم. لذلك ، يتم الحفاظ دائمًا على الرقم الهيدروجيني للدم عند 7.4.

يعتبر عمل التربة في التربة أمرًا مهمًا للغاية في الزراعة ، لأن النباتات تمتص الأسمدة الاصطناعية من التربة لتغيير درجة الحموضة في المحاليل التي تستخلصها من التربة في اتجاه غير موات. إن عدم التوازن في عمل التخزين المؤقت للتربة يضر بالكائنات الحية الدقيقة المفيدة التي تعيش فيها.

تعتبر المحاليل العازلة مهمة جدًا في معالجة مياه الصرف الصحي المنزلية ، لأن الكائنات الحية الدقيقة التي تمعدن مادتها العضوية تزدهر بشكل أفضل في وسط محايد. إن التحول نحو الحموضة أو القلوية يثبط العمليات الحيوية في الميكروبات ، وبالتالي يؤثر سلبًا على عمل محطات معالجة مياه الصرف الصحي.

تلعب المحاليل الوقائية دورًا مهمًا في المعالجة الكيميائية للمياه لفصلها عن مادة التخثر العالقة. كلما زادت السعة العازلة للمياه المعالجة ، زادت كفاءة تنقيتها باستخدام مادة التخثر المتحللة بالماء. تمثل القدرة العازلة للمياه المحايدة قدرتها على التحييد.

تستخدم المخازن المؤقتة على نطاق واسع في التحليل الحجمي. على سبيل المثال ، عازلة الأمونيوم (NH4أوه + NH4CI) لتحديد أيونات الكالسيوم والمغنيسيوم في الماء (طريقة قياس ثلاثي الأبعاد). تستخدم مخاليط العازلة لتحديد الرقم الهيدروجيني للمحاليل قياسًا لونيًا وقياسًا للجهد.

في علم وظائف الأعضاء الخلوي ، تعتبر المخازن المؤقتة طريقة مهمة للخلية للحفاظ على ظروف ثابتة أو متغيرة بسلاسة. نظرًا لأن التمثيل الغذائي الخلوي ينتج باستمرار ويستهلك البروتونات ، فإن الرقم الهيدروجيني للخلية في حالة عدم وجود عازلة سيتغير بسرعة بين المستويات المنخفضة والعالية.


MCQ على Waterm pH والمخازن المؤقتة & # 8211 الجزء 1 الكيمياء الحيوية MCQ & # 8211 11

(1). الماء سائل في درجة حرارة الغرفة ، وأهم سبب لذلك هو:
أ. ارتفاع درجة غليان الماء
ب. نقطة انصهار عالية للماء
ج. ارتفاع حرارة تبخر الماء
د. قوى التماسك بسبب الروابط الهيدروجينية في الماء

(2). الماء هو ___
أ. مذيب قطبي
ب. مذيب غير قطبي
ج. مذيب أمفيباثي
د. مذيب غير قطبي غير مشحون

(3). يمكن للجزيئات القطبية أن تذوب بسهولة في الماء. هذا بسبب:
أ. يمكن أن تشكل الجزيئات القطبية روابط هيدروجينية بالماء
ب. يمكن للجزيئات القطبية أن تحل محل التفاعل بين الماء والماء بتفاعلات مذابة مواتية أكثر بقوة
ج. يمكن أن تتفاعل المياه المشحونة القطبية مع شحنة الجزيئات القطبية
د. جميع الجزيئات القطبية ذات طبيعة برمائية

(4). أهم سبب لخصائص الماء غير العادية هو:
أ. نمط الترابط التساهمي في جزيء الماء
ب. زاوية الرابطة بين ذرتي الهيدروجين في الماء
ج. الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء
د. يمكن أن يتأين الماء على الفور في درجة حرارة الغرفة

(5). زاوية الرابطة H - O - H في جزيء الماء هي:
أ. 104.0 س
ب. 104.5 س
ج. 105.0 س
د. 105.5 س

(6). أي من العبارات التالية صواب بخصوص كهرسلبية الذرات في جزيء الماء؟
أ. الهيدروجين أكثر كهرسلبية من الأكسجين
ب. الهيدروجين أقل كهرسلبية من الأكسجين
ج. الكهربية للهيدروجين والأكسجين هي نفسها
د. لا يمتلك الأكسجين والهيدروجين كهرسلبية كبيرة في الماء

(7). أي مما يلي يمثل نقطة الانصهار الحالية ونقطة الغليان وحرارة تبخر الماء؟
أ. 0 درجة مئوية 100 درجة مئوية 2260 جول / ز
ب. 100 o C 0 o C 2260 J / g
ج. 0 درجة مئوية 100 درجة مئوية 1260 جول / ز
د. 100 o C 0 o C 1260 J / g

(8). ذرة الأكسجين في جزيء الماء بسبب كهرسلبيتها العالية تتحمل _______
أ. 1 δ + تهمة
ب. 2 δ + رسوم
ج. 1 δ & # 8211 تهمة
د. 2 δ & # 8211 رسوم

(9). أفضل تمثيل للرابطة الهيدروجينية هو عامل الجذب الكهروستاتيكي بين:
أ. يرتبط الهيدروجين تساهميًا بذرة كهربية وذرة هيدروجين أخرى
ب. يرتبط الهيدروجين تساهميًا بذرة كهربية وذرة كهرسلبية أخرى
ج. ذرتان كهربائيتان وذرة هيدروجين
د. ذرتان هيدروجين

(10). طاقة تفكك الرابطة للروابط الهيدروجينية في جزيء الماء هي
أ. 10 كيلو جول / مول
ب. 23 كيلو جول / مول
ج. 470 كيلوجول / مول
د. 348 كيلو جول / مول

11. أي من العبارات التالية صحيح بخصوص الروابط الهيدروجينية في الماء؟
أ. الرابطة الهيدروجينية 10٪ تساهمية و 90٪ كهرباء
ب. الرابطة الهيدروجينية 25٪ تساهمية و 75٪ كهرباء
ج. الرابطة الهيدروجينية 50٪ تساهمية و 50٪ كهرباء
د. الرابطة الهيدروجينية 100٪ كهرباء

12. كم عدد روابط الهيدروجين في وقت واحد يمكن لجزيء الماء الواحد؟ (قيمة نظرية ممكنة)

13. العمر الافتراضي للرابطة الهيدروجينية بين جزيئين من الماء في الماء السائل هو:

أ. 1 - 20 ثانية
ب. 1-20 ميكروثانية
ج. 1-20 نانو ثانية
د. 1 - 20 بيكو ثانية

14. طاقة تفكك الرابطة لرابطة O - H في الماء هي:

أ. 470 كيلوجول / مول
ب. 348 كيلو جول / مول
ج. 23 كيلو جول / مول
د. 10 كيلو جول / مول

15. ما هو طول الرابطة الهيدروجينية بين جزيئي ماء في الماء السائل؟

أ. 0.0177 نانومتر
ب. 0.177 نانومتر
ج. 1.177 نانومتر
د. 17.70 نانومتر

علم الأحياء / علوم الحياة MCQ: الكيمياء الحيوية MCQ-11: (أسئلة الاختيار من متعدد / أسئلة نموذجية / عينة أسئلة في الكيمياء الحيوية: الماء ودرجة الحموضة الجزء 1 مع مفتاح إجابة تفصيلي وتفسيرات ومراجع لإعداد امتحان علوم الحياة CSIR JRF NET وأيضًا للمنافسة الأخرى الامتحانات في علوم الحياة / العلوم البيولوجية مثل ICMR JRF Entrance Exam، DBT BET JRF Exam، GATE (XL) Life Science Exam، GATE (BT) Biotechnology Exam، ICAR JRF Exam، University PG Entrance Exam، JAM Exam، GS Biology Exam، GRE ، امتحان القبول الطبي وما إلى ذلك ، ستساعد هذه المجموعة من أسئلة الممارسة على بناء ثقتك في الكيمياء الحيوية لمواجهة الفحص الحقيقي. تم أخذ كمية كبيرة من الأسئلة في ممارستنا MCQ من أوراق أسئلة العام السابق لمختلف البيولوجيا / الحياة الوطنية والدولية الامتحانات التنافسية للعلوم. يرجى الاستفادة من ملاحظات المحاضرات و PPTs وأسئلة السنة السابقة والاختبارات الوهمية ودروس الفيديو لإعدادك. يمكنك تنزيل الكل أوراق الأسئلة ومواد الدراسة هذه بصيغة PDF من حساب Slideshare مجانًا تمامًا

مفتاح الإجابة المفصل والشرح والمراجع

1. الجواب. (د). قوى التماسك بسبب الروابط الهيدروجينية في الماء

يتم تحديد الحالة الفيزيائية للماء من خلال انضغاط تعبئة الجزيئات. يعتمد استقرار التعبئة الجزيئية على استقرار التفاعلات المتضمنة في التعبئة الجزيئية. ستكون هذه التفاعلات القصوى في الحالة الصلبة (الجليد في حالة الماء) وستنخفض في الحالة السائلة (الماء السائل) وستكون أقل في الحالة الغازية (بخار الماء). التماسك هو نوع من التفاعل تشارك فيه جزيئات من نفس الأنواع. (مصطلح الالتصاق المقابل: تفاعل أنواع مختلفة من الجزيئات). ترجع الطبيعة السائلة للماء في درجة حرارة الغرفة إلى قوى التماسك في الماء التي يوفرها العدد الكبير من الروابط الهيدروجينية الجزيئية بين جزيئات الماء.

2. الجواب. (أ). مذيب قطبي

الماء مذيب قطبي. يتكون جزيء الماء من ذرتين هيدروجين مرتبطة بذرة أكسجين. لا يتم ترتيب ذرتي الهيدروجين في الماء بشكل خطي ، لأن المدارات الهجينة الأربعة sp3 لذرة الأكسجين تمتد تقريبًا باتجاه زوايا رباعي الوجوه. تحتل ذرات الهيدروجين زاويتين من رباعي الوجوه ، وتحتل أزواج الإلكترون غير المترابطة من ذرة الأكسجين الزاويتين الأخريين. وبالتالي فإن جزيئات الماء لها هندسة زاويّة. نظرًا للاختلاف الكبير في فرق الكهربية بين الأكسجين والهيدروجين ، فإن ذرة الأكسجين مع إلكتروناتها غير المشتركة تحمل شحنة سالبة جزئية وتحمل ذرة الهيدروجين شحنة موجبة جزئية. هذه التجاذبات الكهروستاتيكية تخلق ثنائية ، وبالتالي يصبح جزيء الماء قطبيًا في الطبيعة

3. الجواب. (ب). يمكن للجزيئات القطبية أن تحل محل التفاعل بين الماء والماء بتفاعلات مذابة مواتية أكثر بقوة

4. الجواب. (ج). الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء

5. الجواب. (ب). 104.5 س

6. الجواب. (ب). الهيدروجين أقل كهرسلبية من الأكسجين

الكهربية هي تقارب النوى الذرية تجاه الإلكترونات. كل ذرة لها قيم كهرسلبية محددة ، مما يعني أن لديهم درجة مختلفة من التقارب تجاه الإلكترونات. الأكسجين والنيتروجين وما إلى ذلك ذرات كهرسلبية للغاية. الكهربية للهيدروجين أقل بكثير. عندما تتشكل الرابطة التساهمية بين ذرتين ، إحداهما ذات سلبية كهربائية عالية والأخرى بسلبية كهربية أقل ، فإن سحابة الإلكترون المقترنة في الرابطة التساهمية سوف تتحول أكثر نحو الذرة عالية السالب الكهربية وهذا سيخلق ثنائي القطب في الجزيء.

7. الجواب. (أ). 0 درجة مئوية 100 درجة مئوية 2260 جول / ز

الماء مذيب غير عادي. حصل الماء على نقطة غليان عالية (100 درجة مئوية) ونقطة انصهار عالية (0 درجة مئوية) وحرارة تبخير عالية (2260 جول / جم) مقارنة بالمذيبات الأخرى.

حرارة التبخر: الطاقة الحرارية المطلوبة لتحويل 1.0 جم من السائل عند نقطة غليانه وعند الضغط الجوي إلى حالته الغازية عند نفس درجة الحرارة. إنه مقياس مباشر للطاقة المطلوبة للتغلب على قوى الجذب بين الجزيئات في المرحلة السائلة.

8. الجواب. (د). 2 δ & # 8211 رسوم

الأكسجين عالي الكهرسلبية من الهيدروجين ، وبالتالي فإن الأكسجين سوف يسحب أزواج الإلكترونات المشتركة في الرابطة التساهمية بين O و H أكثر نحوها مع هذا الأكسجين سيحصل على شحنة سالبة جزئية تسمى δ & # 8211. نظرًا لوجود ذرتين من الهيدروجين في جزيء الماء ، سيكون هناك إجمالي 2δ & # 8211 شحنة في جزيء ماء واحد. وبالمثل ، فإن كل هيدروجين في جزيء الماء سيحمل شحنة موجبة جزئية تسمى δ +.

9. الجواب. (ب). يرتبط الهيدروجين تساهميًا بذرة كهربية وذرة كهرسلبية أخرى

10. الجواب. (ب). 23 كيلو جول / مول

الرابطة الهيدروجينية ضعيفة للغاية عند مقارنتها بالروابط التساهمية. مطلوب فقط 23 كيلو جول / مول من الطاقة لكسر روابط الهيدروجين في الماء. تكون مدخلات الطاقة هذه أقل بكثير عند مقارنتها بمتطلبات الطاقة لكسر الرابطة التساهمية O - H في الماء (470 كيلوجول / مول)

11. الجواب. (أ). الرابطة الهيدروجينية 10٪ تساهمية و 90٪ كهرباء

تكون الرابطة الهيدروجينية في الماء تساهمية بنسبة 10 في المائة بسبب التداخل في مدارات الترابط و 90 في المائة من الكهرباء الساكنة

يمكن لجزيء الماء الواحد تكوين أربع روابط هيدروجينية مع أربعة جزيئات ماء مختلفة في الماء السائل كما هو موضح في الشكل أدناه

13. الجواب. (د) 1 - 20 بيكو ثانية

الروابط الهيدروجينية في الماء ديناميكية للغاية. العمر الافتراضي لكل رابطة هيدروجينية في الماء قصير جدًا. يتراوح عمر كل رابطة هيدروجينية من 1 إلى 20 بيكو ثانية (1 ps = 10-12S)

14. الجواب. (أ). 470 كيلوجول / مول

15. الإجابة. (ب). 0.177 نانومتر

المرجعي: (1). مبادئ Lehningers للكيمياء الحيوية: الفصل: الماء
(2). أساسيات الكيمياء الحيوية بواسطة Voet and Voet: الفصل: الماء

مفتاح الإجابة مُعد بأفضل ما لدينا من معلومات.
لا تتردد في إبلاغ مشرف إذا وجدت أي أخطاء في مفتاح الإجابة ..

MCQ على الماء ودرجة الحموضة والمخزن المؤقت | الجزء & # 8211 2 | الجزء & # 8211 3 |


عامل س


من الأفضل تحضير مخزونات مركزة من المحاليل العازلة من أجل توفير الوقت والمكان. ستدوم هذه المخزونات المركزة لفترة طويلة من الزمن ويمكن تخفيفها بسهولة للاستخدام. عادةً ما يتم تصنيف هذه المخزونات على أنها عوامل X مثل 10x ، 5X ، 100X إلخ. يشير العامل X إلى أن المحلول مركّز ويجب تخفيفه عادةً بالماء إلى تركيز 1X للاستخدام.
على سبيل المثال: - يجب تخفيف المحلول المركز 100X إلى 100 ضعف.


الذوبان: - يجب أن يكون المحلول المنظم قابل للذوبان بالكامل في الماء وقابل للذوبان بشكل ضئيل في المذيبات الأخرى. من الأفضل تحضير محاليل مخزون مركزة من هذه المخازن المؤقتة مثل 10x أو 5X أو 100X عند قابلية ذوبان عالية في الماء.


نفاذية: - لا ينبغي أن يكون الحاجز منفذاً من خلال الغشاء البيولوجي. في حالة القيام بذلك ، سيؤدي ذلك إلى تغيير التركيز المطلوب في الخلية أو العضيات ولكن هذا المخزن المؤقت لديه درجة عالية من قابلية الذوبان في الدهون ويوجد عن طريق الغشاء المتخلل. لذلك تصبح سامة لمعظم خلايا الثدييات.


القوة الأيونية: - من الضروري الحفاظ على القوة الأيونية الفسيولوجية للنظام لأنها عامل مهم لمعظم التفاعلات الأنزيمية. قد يؤثر التغيير في القوة الأيونية الطبيعية على النشاط التحفيزي للإنزيم.


تشكيل معقد: - يجب أن تكون المجمعات المتكونة من المحلول المنظم في النظام قابلة للذوبان. قد تقلل المجمعات العازلة غير القابلة للذوبان المكونة من أيونات معدنية من قيمة الأس الهيدروجيني عن طريق إطلاق البروتونات.


مواد خاملة: - يجب أن يكون المخزن المؤقت خاملًا ، أي لا يخضع لأية تغييرات إنزيمية أو غير إنزيمية.


8.2) امتصاص الماء

الشعر الجذري هو المكان الذي يحدث فيه معظم امتصاص الماء. فهي طويلة ورقيقة بحيث يمكنها اختراق جزيئات التربة ، ولها مساحة سطحية كبيرة لامتصاص الماء.

يمر الماء من مياه التربة إلى سيتوبلازم خلايا جذور الشعر عن طريق التناضح. يحدث هذا لأن مياه التربة لديها إمكانات مائية أعلى من سيتوبلازم خلية شعر الجذر:

يتسبب التناضح في مرور الماء إلى خلايا الشعر الجذرية ، من خلال قشرة الجذر إلى أوعية نسيج الخشب

تزيد المساحة السطحية الكبيرة لشعر الجذور من معدل امتصاص الماء بالتناضح والأيونات عن طريق النقل النشط

يوفر الجزء الممدود من شعر الجذر مساحة كبيرة لامتصاص الماء والأيونات غير العضوية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن غشاء خلية الشعر الجذرية شبه منفذ. ما يعنيه ذلك هو أن المعادن والمياه فقط هي التي يمكن أن تمر عبر الغشاء ، ولكن ليس بالضرورة أن تتراجع.


لماذا المخازن مهمة للكائنات الحية؟

تعتبر المحاليل الوقائية جزءًا مهمًا من العمليات الكيميائية الحيوية للكائنات الحية لأنها تساعد في الحفاظ على استقرار درجة الحموضة داخل جسم الكائنات الحية. تحدث معظم التفاعلات الكيميائية الحيوية الضرورية للحياة في نطاق ضيق من الأس الهيدروجيني. يضمن وجود المخازن المؤقتة بقاء درجة حموضة الجسم في هذا النطاق ، على الرغم من التغييرات في المناطق المحيطة.

المخازن المؤقتة هي مركبات قادرة على ربط أو إطلاق أيونات الهيدروجين اعتمادًا على تركيز أيونات الهيدروجين في المحلول. نظرًا لأن الرقم الهيدروجيني هو مقياس لتركيز أيون الهيدروجين ، فإن وجود المخزن المؤقت يحافظ على الرقم الهيدروجيني للمحلول ثابتًا ضمن نطاق ضيق. لا تعمل جميع المخازن المؤقتة في نفس النطاق. على سبيل المثال ، قد يعمل المخزن المؤقت بشكل فعال على تخزين المحلول بين الرقم الهيدروجيني 6 و 6.5 ، بينما قد يعمل المخزن الآخر جيدًا بين الرقم الهيدروجيني 8 و 8.3. يمكن للمخازن الموجودة في دم الإنسان أن تحافظ على درجة الحموضة بين 7.35 و 7.45 ، على الرغم من أن المركبات الحمضية والأساسية تدخل الدم دائمًا حيث يتم امتصاصها بواسطة الجهاز الهضمي وتترك الدم حيث يتم ترشيحها بواسطة الكلى أو استخدامها بطريقة أخرى بواسطة خلايا الجسم.

توجد ثلاثة محاليل رئيسية في جسم الإنسان: البيكربونات والفوسفات والبروتينات. يساعد نظام التخزين المؤقت للبيكربونات على منع تحمض الدم حيث يتم إنتاج ثاني أكسيد الكربون من خلال التنفس. يحافظ نظام التخزين المؤقت للفوسفات على ثبات درجة حموضة الدم ، وتعمل البروتينات المختلفة كمخازن داخل وخارج خلايا الجسم.


كيف تعمل المخازن المؤقتة؟

عند إضافة أيونات الهيدروجين إلى المخزن المؤقت ، سيتم تحييدها بواسطة القاعدة الموجودة في المخزن المؤقت. سيتم معادلة أيونات الهيدروكسيد بواسطة الحمض. لن يكون لتفاعلات المعادلة هذه تأثير كبير على الرقم الهيدروجيني الكلي لمحلول المخزن المؤقت.

عندما تختار حمضًا لمحلول عازل ، اختر حمضًا يحتوي على pKأ قريبة من الرقم الهيدروجيني المطلوب. سيعطي هذا المخزن المؤقت كميات مكافئة تقريبًا من القاعدة الحمضية والمترافقة بحيث يكون قادرًا على تحييد أكبر قدر ممكن من H + و OH - قدر الإمكان.


الدهون الثلاثية

جزيء الدهون هو نوع من الدهون يتكون من ثلاثة جزيئات من الأحماض الدهنية متصلة بعمود أساسي مكون من 3 جلسرين كربون ، كما هو موضح على اليمين. يمكن أن تختلف الأحماض الدهنية الثلاثة عن بعضها البعض. نظرًا لأن سلاسل الهيدروكربون غير قطبية جدًا ، فإن الدهون لا تذوب في الماء بدلاً من ذلك ، تميل جزيئات الدهون إلى الاندماج مع بعضها البعض. نظرًا لأن جزيء الدهون يحتوي على 3 أحماض دهنية متصلة بجزيء الجلسرين ، فإنها تسمى أيضًا الدهون الثلاثية.


محتويات

تقاوم المحاليل العازلة تغير الأس الهيدروجيني بسبب التوازن بين الحمض الضعيف HA وقاعدته المقترنة A -:

عند إضافة بعض الأحماض القوية إلى خليط توازن من الحمض الضعيف وقاعدته المترافقة ، تتم إضافة أيونات الهيدروجين (H +) ، ويتحول التوازن إلى اليسار ، وفقًا لمبدأ Le Châtelier. وبسبب هذا ، يزيد تركيز أيون الهيدروجين بأقل من الكمية المتوقعة لكمية الحمض القوي المضاف. وبالمثل ، إذا تمت إضافة قلوي قوي إلى الخليط ، فإن تركيز أيون الهيدروجين ينخفض ​​بأقل من الكمية المتوقعة لكمية القلويات المضافة. يتضح التأثير بالمعايرة المحاكاة لحمض ضعيف مع pكأ = 4.7. يظهر التركيز النسبي للحمض غير المرتبط باللون الأزرق ، وقاعدته المترافقة باللون الأحمر. يتغير الأس الهيدروجيني ببطء نسبيًا في المنطقة العازلة ، الرقم الهيدروجيني = pكأ ± 1 ، متمركزة عند الرقم الهيدروجيني = 4.7 ، حيث [HA] = [A -]. ينخفض ​​تركيز أيون الهيدروجين بأقل من الكمية المتوقعة لأن معظم أيون الهيدروكسيد المضاف يتم استهلاكه في التفاعل

ويتم استهلاك القليل فقط في تفاعل التعادل (وهو رد الفعل الذي ينتج عنه زيادة في الرقم الهيدروجيني)

بمجرد إزالة الحمض بنسبة تزيد عن 95٪ ، يرتفع الرقم الهيدروجيني بسرعة لأن معظم القلويات المضافة يتم استهلاكها في تفاعل المعادلة.

تحرير سعة المخزن المؤقت

سعة المخزن المؤقت هي مقياس كمي لمقاومة تغيير الأس الهيدروجيني لمحلول يحتوي على عامل تخزين فيما يتعلق بتغيير تركيز الحمض أو القلوي. يمكن تعريفه على النحو التالي: [1] [2]

مع أي من التعريفين ، سعة المخزن المؤقت لحمض ضعيف HA مع ثابت التفكك كأ يمكن التعبير عنها كـ [3] [4] [2]

حيث [H +] هو تركيز أيونات الهيدروجين ، و T HA < displaystyle T _ < text>> هو التركيز الكلي للحمض المضاف. كث هو ثابت التوازن للتأين الذاتي للماء ، يساوي 1.0 × 10 −14. لاحظ أنه في المحلول H + يوجد مثل أيون الهيدرونيوم H.3O + ، والمزيد من زيادة أيون الهيدرونيوم له تأثير ضئيل على توازن التفكك ، باستثناء تركيز حمض عالي جدًا.

توضح هذه المعادلة أن هناك ثلاث مناطق ذات سعة عازلة مرتفعة (انظر الشكل).

  • في المنطقة الوسطى من المنحنى (باللون الأخضر على قطعة الأرض) ، المصطلح الثاني هو المسيطر ، و
  • مع المحاليل الحمضية بقوة ، يكون الرقم الهيدروجيني أقل من حوالي 2 (باللون الأحمر على قطعة الأرض) ، ويسود المصطلح الأول في المعادلة ، وترتفع سعة المخزن المؤقت أضعافًا مضاعفة مع انخفاض الرقم الهيدروجيني:
  • مع المحاليل القلوية القوية ، يكون الرقم الهيدروجيني أكثر من حوالي 12 (أزرق ملون على قطعة الأرض) ، ويسود المصطلح الثالث في المعادلة ، وترتفع سعة المخزن المؤقت أضعافًا مضاعفة مع زيادة الرقم الهيدروجيني:

لا يمكن أن يختلف الرقم الهيدروجيني لمحلول يحتوي على عامل تخزين إلا في نطاق ضيق ، بغض النظر عما قد يكون موجودًا في المحلول. في النظم البيولوجية ، يعد هذا شرطًا أساسيًا لكي تعمل الإنزيمات بشكل صحيح. على سبيل المثال ، في دم الإنسان خليط من حمض الكربونيك (H
2 كو
3 ) وبيكربونات (HCO -
3 ) موجود في جزء البلازما وهذا يشكل الآلية الرئيسية للحفاظ على الرقم الهيدروجيني للدم بين 7.35 و 7.45. خارج هذا النطاق الضيق (7.40 ± 0.05 وحدة الأس الهيدروجيني) ، تتطور حالات الحماض والقلاء الأيضية بسرعة ، مما يؤدي في النهاية إلى الوفاة إذا لم يتم استعادة سعة التخزين المؤقت الصحيحة بسرعة.

إذا ارتفعت قيمة الأس الهيدروجيني للمحلول أو انخفضت بشكل كبير ، فإن فعالية الإنزيم تنخفض في عملية تُعرف باسم تمسخ ، والتي عادة ما تكون غير قابلة للإلغاء. [5] يتم الاحتفاظ بغالبية العينات البيولوجية المستخدمة في البحث في محلول منظم ، وغالبًا ما يكون محلول ملحي بالفوسفات (PBS) عند درجة الحموضة 7.4.

في الصناعة ، تُستخدم عوامل التخزين المؤقت في عمليات التخمير وفي تحديد الظروف الصحيحة للأصباغ المستخدمة في تلوين الأقمشة. كما أنها تستخدم في التحليل الكيميائي [4] ومعايرة أجهزة قياس الأس الهيدروجيني.

وكلاء التخزين المؤقت البسيطون تحرير

وكيل التخزين المؤقت صكأ نطاق مفيد لدرجة الحموضة
حمض الستريك 3.13, 4.76, 6.40 2.1–7.4
حمض الاسيتيك 4.8 3.8–5.8
KH2ص4 7.2 6.2–8.2
CHES 9.3 8.3–10.3
بورات 9.24 8.25–10.25

بالنسبة للمخازن المؤقتة في المناطق الحمضية ، يمكن تعديل الرقم الهيدروجيني إلى القيمة المرغوبة عن طريق إضافة حمض قوي مثل حمض الهيدروكلوريك إلى عامل التخزين المعين. بالنسبة للمخازن القلوية ، يمكن إضافة قاعدة قوية مثل هيدروكسيد الصوديوم. Alternatively, a buffer mixture can be made from a mixture of an acid and its conjugate base. For example, an acetate buffer can be made from a mixture of acetic acid and sodium acetate. Similarly, an alkaline buffer can be made from a mixture of the base and its conjugate acid.

"Universal" buffer mixtures Edit

By combining substances with pكأ values differing by only two or less and adjusting the pH, a wide range of buffers can be obtained. Citric acid is a useful component of a buffer mixture because it has three pكأ values, separated by less than two. The buffer range can be extended by adding other buffering agents. The following mixtures (McIlvaine's buffer solutions) have a buffer range of pH 3 to 8. [6]

0.2 M Na2HPO4 (mL) 0.1 M citric acid (mL) الرقم الهيدروجيني
20.55 79.45 3.0
38.55 61.45 4.0
51.50 48.50 5.0
63.15 36.85 6.0
82.35 17.65 7.0
97.25 2.75 8.0

A mixture containing citric acid, monopotassium phosphate, boric acid, and diethyl barbituric acid can be made to cover the pH range 2.6 to 12. [7]

Other universal buffers are the Carmody buffer [8] and the Britton–Robinson buffer, developed in 1931.

Common buffer compounds used in biology Edit

For effective range see Buffer capacity, above.

Common name (chemical name) بنية صكأ,
25 °C
Temp. effect,
dpH / dتي (K −1 ) [9]
مول.
وزن
TAPS,
([tris(hydroxymethyl)methylamino]propanesulfonic acid)
8.43 −0.018 243.3
Bicine,
(2-(bis(2-hydroxyethyl)amino)acetic acid)
8.35 −0.018 163.2
Tris,
(tris(hydroxymethyl)aminomethane, or
2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol)
8.07 [a] −0.028 121.14
Tricine,
(N-[tris(hydroxymethyl)methyl]glycine)
8.05 −0.021 179.2
TAPSO,
(3-[N-tris(hydroxymethyl)methylamino]-2-hydroxypropanesulfonic acid)
7.635 259.3
HEPES,
(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid)
7.48 −0.014 238.3
TES,
(2-[[1,3-dihydroxy-2-(hydroxymethyl)propan-2-yl]amino]ethanesulfonic acid)
7.40 −0.020 229.20
MOPS,
(3-(N-morpholino)propanesulfonic acid)
7.20 −0.015 209.3
PIPES,
(piperazine-N,N′-bis(2-ethanesulfonic acid))
6.76 −0.008 302.4
Cacodylate,
(dimethylarsenic acid)
6.27 138.0
MES,
(2-(N-morpholino)ethanesulfonic acid)
6.15 −0.011 195.2

Monoprotic acids Edit

First write down the equilibrium expression

This shows that when the acid dissociates, equal amounts of hydrogen ion and anion are produced. The equilibrium concentrations of these three components can be calculated in an ICE table (ICE standing for "initial, change, equilibrium").

ICE table for a monoprotic acid
[HA] [A − ] [H +]
أنا ج0 0 ذ
ج x x x
ه ج0x x x + ذ

The first row, labelled أنا, lists the initial conditions: the concentration of acid is ج0, initially undissociated, so the concentrations of A − and H + would be zero ذ is the initial concentration of مضاف strong acid, such as hydrochloric acid. If strong alkali, such as sodium hydroxide, is added, then ذ will have a negative sign because alkali removes hydrogen ions from the solution. The second row, labelled ج for "change", specifies the changes that occur when the acid dissociates. The acid concentration decreases by an amount −x, and the concentrations of A − and H + both increase by an amount +x. This follows from the equilibrium expression. The third row, labelled ه for "equilibrium", adds together the first two rows and shows the concentrations at equilibrium.

لايجاد x, use the formula for the equilibrium constant in terms of concentrations:

Substitute the concentrations with the values found in the last row of the ICE table:

With specific values for ج0, كأ و ذ, this equation can be solved for x. Assuming that pH = −log10[H + ], the pH can be calculated as pH = −log10(x + ذ).

Polyprotic acids Edit

Polyprotic acids are acids that can lose more than one proton. The constant for dissociation of the first proton may be denoted as كa1, and the constants for dissociation of successive protons as كa2, etc. Citric acid is an example of a polyprotic acid H3A, as it can lose three protons.

Stepwise dissociation constants
حالة توازن Citric acid
ح3A ⇌ H2A − + H + صكa1 = 3.13
ح2A − ⇌ HA 2− + H + صكa2 = 4.76
HA 2− ⇌ A 3− + H + صكa3 = 6.40

When the difference between successive pكأ values is less than about 3, there is overlap between the pH range of existence of the species in equilibrium. The smaller the difference, the more the overlap. In the case of citric acid, the overlap is extensive and solutions of citric acid are buffered over the whole range of pH 2.5 to 7.5.

Calculation of the pH with a polyprotic acid requires a speciation calculation to be performed. In the case of citric acid, this entails the solution of the two equations of mass balance:

جأ is the analytical concentration of the acid, جح is the analytical concentration of added hydrogen ions, βq are the cumulative association constants. كث is the constant for self-ionization of water. There are two non-linear simultaneous equations in two unknown quantities [A 3− ] and [H + ]. Many computer programs are available to do this calculation. The speciation diagram for citric acid was produced with the program HySS. [10]

N.B. The numbering of cumulative, overall constants is the reverse of the numbering of the stepwise, dissociation constants.

Relationship between cumulative association constant (β) values
and stepwise dissociation constant (K) values for a tribasic acid.

حالة توازن صلة
A 3− + H + ⇌ AH 2+ سجل β1= pka3
A 3− + 2H + ⇌ AH2 + سجل β2 =pka2 + pka3
A 3− + 3H + ⇌ AH3 سجل β3 = pka1 + pka2 + pka3

Cumulative association constants are used in general-purpose computer programs such as the one used to obtain the speciation diagram above.


شاهد الفيديو: خلايا T-القاتلة ومركب MHC I. الأحياء. علم الأحياء البشري (كانون الثاني 2022).