İnsan Vücudunda Bulunan Tampon Çözeltiler
Tampon çözeltiler:
Az miktarda kuvvetli asit veya kuvvetli baz ilave edildiğinde pH değerleri fazla oynama
göstermeyen çözeltilere "tampon çözeltiler" denir. Örneğin deniz suyu iyi bir tampon çözeltidir. Çeşitli vücut sıvıları bu özelliği taşımaktadır.
pH’ı 7’den küçük olan (asidik) tampon çözeltiler hazırlamak için zayıf bir asit ile bu asidin bir tuzu, pH’ı 7’den büyük olan (bazik) tampon çözeltiler hazırlamak için ise zayıf bir baz ile bu bazın bir tuzu kullanılır.
Örnek: Asetik asit (HC2H3O2) ile sodyum asetat (NaC2H3O2)
Tamponlama gücü:
Tampon sisteminin pH’ı sabit tutmadaki etkinliğidir. İki faktöre bağlıdır:
1- Tampon sisteminin pH’ı tamponu oluşturan asidin pH’ına eşit veya yakın ise tamponlama gücü yüksektir. Yani [A-] / [HA] oranı 1’e ne kadar yakınsa, tampon sisteminin tamponlama gücü o kadar yüksektir.
2- Tampon öğelerinin mutlak konsantrasyonlarının bölümü olan [A-] / [HA] oranı 1’e çok yakın olmak koşuluyla bu öğelerin konsantrasyonları ne kadar yüksekse tampon sisteminin tamponlama gücü o kadar fazladır. Yani çözeltiye daha fazla kuvvetli asit veya daha fazla kuvvetli baz ilave edilse bile pH değeri pek fazla değişmez.
Vücut sıvılarının pH değerleri :
Arteriyel kan: 7.40
Venöz kan: 7.35
Hücre dışı sıvı: 7.35
Hücre içi sıvı: 7.00
Arteriyel kan pH değeri azalırsa (<7.36) ASİDOZ, artarsa (>7.44) ALKALOZ oluşur.
pH > 7.7 ve pH < 7.0 durumunda da hızla ölüm meydana gelir.
Metabolik asidoz nedenleri: a) Plazmadan HCO3- kaybı. b) Plazmada H+ artışı.
Metabolik alkaloz nedenleri: a) Plazmadan H+ kaybı. b) Plazmada OH- artışı.
Respiratuvar asidoz nedeni: Alveolar ventilasyonun azalması (yavaş solunum).
Respiratuvar alkaloz nedeni: Alveolar ventilasyonun artması (hızlı solunum).
Vücut sıvılarında pH’ı sabit tutan mekanizmalar
1- Tampon sistemleri: Saniyeler içerisinde etkisini gösterir.
2- Solunum sistemi: Dakikalar içerisinde etkisini gösterir.
3- Üriner sistem: Saatler, günler içerisinde etkisini gösterir.
Tampon sistemleri
Bikarbonat tamponu:
Öğeleri karbonik asit ve bikarbonattır. Tamponlama gücü düşük
gibi görünse de, hem karbonik asit, hem de bikarbonat konsantrasyonları vücuttaki fizyolojik mekanizmalar tarafından ayrı ayrı düzenlendiğinden, gerçekte tamponlama gücü çok yüksektir.
Fosfat tamponu:
Tamponlama gücü yüksektir ama öğelerinin mutlak konsantrasyonları düşük olduğundan, fosfat tamponu güçlü bir tampon olarak kabul edilemez. Fosfat tamponu iki yerde çok önemlidir: Böbrek tübülüslerinde ve intraselüler sıvılarda (Her ikisinde de fosfat konsantrasyonu yüksek olduğu için).
Protein tamponu:
Proteinlerdeki amino asitlerin bazen asidik, bazen bazik özellik göstermesi sonucu çalışan bir tampon sistemidir. Kan plazmasında ve intraselüler sıvıda iş görmesine rağmen, interselüler sıvıya da etki eder. Ayrıca, hemoglobin de kanın önemli bir tampon sistemidir.
Solunum sistemi
Dolaylı olarak, yani bikarbonat tamponu üzerine etki yaparak tamponlama özelliği vardır. Beyin sapındaki solunum merkezinin kontrolünde, kan pH’ı yükselirse solunum yavaşlatılır (CO2 tutmak için); kan pH’ı düşerse solunum hızlandırılır (CO2 atmak için).
Üriner sistem
Böbrekler gerekirse geri emmek ve gerekirse salgılamak yoluyla H+ ve HCO3- iyonlarının kandaki konsantrasyonlarını düzenleme yeteneğine sahiptir.
Özetleyecek olursak vücut pH’ından iki madde sorumludur: HCO3- ve CO2 Birincisinden böbrekler, ikincisinden akciğerler sorumludur.
Tampon Çözelti Nedir?
Tampon çözelti, zayıf bir asit ve tuzu veya zayıf bir baz ve tuzundan oluşan çözeltilere denir.Bir çözeltiye belli miktarlara kadar asit veya baz eklendiğinde, çözeltinin pH değerinin değişmesini engeller yönde tepkime verebilen özel çözeltilere “tampon çözelti” denir. Örneğin 0.01 mol hidroklorik asit, 1 litre saf suya eklenirse; çözeltinin pH’ ı 7’ den 2’ ye düşer. Ancak aynı miktarda hidroklorik asidi, 1 litre tampon çözeltiye eklersek, pH derişimi sadece 0.1 birim civarında olur. Tampon çözeltinin içinde ya zayıf asit ve onun konjuge bazı; ya da zayıf baz ve onun konjuge asidi bulunur. Böylece tampon çözeltinin içinde hem asit hem de baz karakterli parçacıklar bulunur. Tampon çözeltinin nasıl bir etkileşme yaptığını bir örnekle açıklayalım. Yaklaşık olarak eşit miktarlarda zayıf bir asit (HA diyelim) ve onun konjuge bazı (A-) bulunan bir tampon çözeltimiz olsun. Eğer çözeltiye kuvvetli asit eklenirse, çözeltideki A- iyonlarıyla tepkimeye girer ve HA oluşur.
H+(aq) + A-(aq) ---> HA(aq)
Eğer tampon çözeltiye kuvvetli baz eklenecek olursa, bazdan gelecek (OH-) iyonlarıyla çözeltideki zayıf asit (HA) tepkimeye girer ve su açığa çıkar.
OH-(aq) + HA(aq) ---> H2O + A-(aq)
Böylece kuvvetli asit veya baz eklense bile tampon çözeltinin her ikisinin etkisini de azaltacak yönde tepkime vermesi, pH değişiminin az olmasını sağlar. Vücudumuzdaki kan, bir çeşit tampon çözeltidir. Kan ve benzeri biyolojik sıvıların işlevlerini yerine getirebilmeleri için, ortamın pH değeri belirli olmalı ve ani değişiklikleri engellemelidir. Kanın oksijen taşıyabilmesi için ortamın pH değeri 7.4 olmalıdır. Eğer pH değeri 0.1 birim kadar bile değişseydi, kan oksijen taşıma özelliğini kaybederdi. Kanımızdaki tampon çözeltide karbonik asit (H2CO3) ve bikarbonat (HCO3-) konjuge asit baz çifti yanında, başka konjuge asit baz çiftleri de vardır.
