Big Bang HTL 2, Schulbuch

98 Bereich Anorganische Technologie und Ökologie (II. Jahrgang, 4. Semester) Puffersystem des Bluts In unserem Blut herrscht trotz der vom Stoffwechsel kon- tinuierlich produzierten sauren und basischen Stoffe ein sehr konstanter pH-Wert von etwa 7,38–7,42. Schon geringste Abweichungen führen zu Krankheiten. So nennt man einen Blut pH-Wert unter 7,38 Acidose , über 7,42 Alkalose . pH-Werte unter 7 und über 7,8 sind bereits nach kurzer Zeit sogar tödlich. Wir müssen also durch ein gutes Puffersystem geschützt werden. Dieses besteht aus 3 unterschiedlichen Systemen: Anteil an Pufferwirkung 1) Kohlensäure/Hydrogencarbonat (H 2 CO 3 /HCO 3 – ) 51% 2) Saure und basische Aminosäuren in Proteinen Hämoglobin Plasmaproteine 31% 5% 3) Dihydrogenphosphat/Hydrogenphosphat (H 2 PO 4 – /HPO 4 –2 ) 1% Die größte Rolle spielt der Kohlensäurepuffer, in dem Hydro- gencarbonat und Kohlensäure etwa im Verhältnis 20 : 1 vorliegen. Die Kohlensäure reagiert nicht nur als Säure, also mit H + Ionen Abgabe, sondern zerfällt in einer weiteren Gleichgewichtsreaktion in Wasser und Kohlendioxid. Das merken wir z. B. wenn wir die Limonade oder das Mineral- wasser vor dem Öffnen gut schütteln, dann entsteht aus der enthaltenen Kohlensäure Kohlendioxid, das als aufsteigen- de Gasblasen zu sehen ist. H 2 O + CO 2 H 2 CO 3 HCO 3 – + H + Abgabe durch Ausatmen steigt durch Säure i Abb. 7.21: Blut pH-Werte Abb. 7.22: Puffersystem des Blutes Im Blut wird Kohlendioxid aus den Geweben zur Lunge transportiert, wo es ausgeatmet und gegen Sauerstoff ausgetauscht wird. Die ausgeatmete Menge an CO 2 ist im Normalfall ident mit der im Stoffwechsel gebildeten Menge. Kommt es aber zu übermäßiger Säureproduktion im Körper z. B. Milchsäurebildung durch Sauerstoffunterversorgung beim Sport, steigt zunächst die Menge an H + Ionen. Damit verlagert sich das Gleichgewicht Richtung Kohlensäure, diese zerfällt und die Menge an Kohlendioxid steigt. Der pH-Wert hat sich dabei durch die Pufferwirkung kaum verändert. Um wieder zurück in den Ausgangszustand zu gelangen, wird durch rasches Atmen vermehrt Kohlendioxid ausgeatmet. Dadurch verschiebt sich das Gleichgewicht wieder zum ursprünglichen Verhältnis zwischen Kohlen- säure und Hydrogencarbonat zurück. Dies kann auch in einem einfachen Versuch (siehe Versuch 7.5) simuliert werden. F32 V 7.5 Simulation Blut-Puffer Geräte und Chemikalien: pH-Meter mit Halterung oder Stativ, demin. Wasser, Becher- gläser (600ml und 200ml), Magnetrührer, Magnet, Spatel, Messzylinder (10ml, 50ml, 100ml), 0,85% Milchsäurelösung, NaHCO 3 (s), Salzsäure (c = 0,1mol/l) , NH 4 Cl (s) Durchführung: a) 2,5g NaHCO 3 werden im kleinen Becherglas in 100ml demin. Wasser (Messzylinder) gelöst. Mit dem Magnet­ rührer langsam rühren. b) Nun wird der Simulationsblutpuffer durch Zufügen 0,1mol/l HCl-Lösung hergestellt. Dazu werden zuerst 18ml HCl (aq) aus dem Messzylinder zugegeben. Danach wird solange Salzsäure zugetropft, bis der pH-Wert 7,40 beträgt. c) Metabolische Acidose, d. h. körpereigene Säureüber- produktion (wie z. B. bei Diabetes), kann durch Zugabe von 10ml 0,85% Milchsäure simuliert werden. d) Durch starkes Rühren simuliert man das verstärkte Aus- atmen von CO 2 . e) Falls die Kompensation nicht ausreicht, wird in der Me- dizin intravenös eine genau berechnete Menge NaHCO 3 - Lösung verabreicht. Dies wird durch Zugabe von 1–2 Spatel NaHCO 3 (s) simuliert. f) Metabolische Alkalose wird durch Zugabe von 2 weiteren Spateln NaHCO 3 (s) simuliert. g) Falls die Kompensation nicht ausreicht, muss intravenös eine genau berechnete Menge NH 4 Cl-Lösung – stärkere Säuren würden die Venen verletzen – verabreicht werden. Dies wird durch Zugabe von 3–5 Spatel NH 4 Cl (s) simuliert. Aufgaben: –– Miss den pH-Wert der Lösung jeweils 1min nach Zugabe bzw. Veränderung des Systems! –– Versuche die Veränderungen durch das Puffersystem zu erklären! e Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv