Таблица всех кислот: Кислоты в химии — реакции, свойства и примеры

Содержание

РЯД СИЛЫ КИСЛОТ

РЯД СИЛЫ КИСЛОТ

ТАБЛИЦА СИЛЫ КИСЛОТ. РЕДАКЦИЯ 1.2

Составитель – М. С. Шмарлин. Данные для 50 различных кислот. Обновление по сравнению с редакцией 1.0 : указана основность кислот и показаны константы кислотности по нескольким ступеням — обозначены как pKa(1), pKa(2) и т.д.   

Кислота

Название

Основность

pKa(1)

pKa(2)

pKa(3)

Йодоводородная

1

-10

   

HClO4

Хлорная

1

-10

   

HBr

Бромоводородная

1

-9

   

HCl

Соляная (хлороводородная)

1

-7

   

H2SO4

Серная

2

-3

1. 9

 

H2SeO4

Селеновая
2

-3

1.9  

H3O+

Гидроксоний

3

-1.74

15.7

21

HNO3

Азотная

1

-1. 4

   

HClO3

Хлорноватая

1

-1

   

HIO3

Йодноватая

1

0.8

   

NH2SO3H

Сульфаминовая

1

0.

99

   

H2C2O4

Щавелевая

2

1.42

4.27  

H5IO6

Йодная

5

1.6

 
 

H3PO3

Фосфористая

2

1. 8

6.5  

H2SO3

Сернистая
2

1.92

7.20  

HSO4

Гидросульфат

1

1.92

   

H3PO2

Фосфорноватистая

1

2. 0

 
 

HClO2

Хлористая

1

2.0

   

H

3PO4

Фосфорная

3

2.1

7.12 12.4

[Fe(H2O)6]3+

Гексаакважелеза (III) катион

6

2. 22

   

H3AsO4

Мышьяковая

3

2.32

6.85 11.5

H2SeO3

Селенистая

2

2.6

7.5  

H2TeO3

Теллуристая

2

2. 7

7.7  

HF

Фтороводородная (плавиковая)

1

3

   

H2Te

Теллуроводородная

2

3

12.16  

HNO2

Азотистая

1

3. 35

   

CH3COOH

Уксусная
1

4.76

   

[Al(H2O)6] 3+

Гексаакваалюминия (III) катион

6

4.85

   

H2CO3

Угольная

2

6. 52

10.32  

H2S

Сероводородная

2

6.92

13  

H2PO4

Дигидрофосфат

2

7.12

12.4  

HClO

Хлорноватистая

1

7. 25

   

H4GeO4

Ортогерманиевая

4

8.6

12.7  

HBrO

Бромноватистая

1

8.7

   

H6TeO6

Ортотеллуровая

6

8. 8

11 15

H3AsO3

Мышьяковистая

2

9.2

   

HCN

Синильная (циановодородная)

1

9.21

   

H3BO3

Ортоборная

1

9. 24

   

NH4+

Аммоний

1

9.25

   

H4SiO4

Ортокремниевая

4

9.5

11.7 12

HCO32-

Гидрокарбонат

1

10. 4

   

HIO

Йодноватистая

1

11.0

   

H2O2

Пероксид водорода

2

11.7

   

HPO42-

Гидрофосфат

1

12. 4

   

HS

Гидросульфат

1

14.0

   

H2O

Вода

2

15.7

21  

OH

Гидроксид

1

21

   

PH3

Фосфин

1

27

   

NH3

Аммиак

1

33

   

CH4

Метан

1

34

   

H2

Водород

1

38. 6

   

Примечание. Показатель кислотности pKa есть отрицательный десятичный логарифм константы кислотности Ка — константы равновесия АH + H2O « H3O+ + A

© Primchem 2002

Авторство: М. С. Шмарлин, Д. Н. Пелагеев. Администратор и web — мастер — М. С. Шмарлин. С вопросами и предложениями обращаться по адресу: [email protected]


ТИПОВЫЕ НОРМЫ БЕСПЛАТНОЙ ВЫДАЧИ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ, СПЕЦИАЛЬНОЙ ОБУВИ И ДРУГИХ СРЕДСТВ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ РАБОТНИКАМ СКВОЗНЫХ ПРОФЕССИЙ И ДОЛЖНОСТЕЙ ВСЕХ ВИДОВ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, ЗАНЯТЫМ НА РАБОТАХ С ВРЕДНЫМИ И (ИЛИ) ОПАСНЫМИ УСЛОВИЯМИ ТРУДА, А ТАКЖЕ НА РАБОТАХ, ВЫПОЛНЯЕМЫХ В ОСОБЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ ИЛИ СВЯЗАННЫХ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ

N п/п

Наименование профессии (должности)

Наименование специальной одежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты

Норма выдачи на год (штуки, пары, комплекты)

1

2

3

4

1.

Аккумуляторщик

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Фартук для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Нарукавники из полимерных материалов

до износа

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

до износа

Щиток защитный лицевой или

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

2.

Аппаратчик воздухоразделения

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Очки защитные

до износа

3.

Аппаратчик испарения; аппаратчик очистки сточных вод; аппаратчик синтеза; аппаратчик химводоочистки; аппаратчик гашения извести; аппаратчик обессоливания воды

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Фартук для защиты от растворов кислот и щелочей

2 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

до износа

Щиток защитный лицевой или

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

4.

Аппаратчик конденсации

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания изолирующее

до износа

5.

Аппаратчик обезжиривания; пропитчик по огнезащитной пропитке (бакелитчик)

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий или

1 шт.

Халат и брюки для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 комплект

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

6.

Арматурщик

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Перчатки с точечным покрытием

до износа

Очки защитные

до износа

7.

Архивариус; архивист; заведующий архивом

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий или

1 шт.

Халат для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с точечным покрытием

3 пары

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

8.

Балансировщик деталей и узлов

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Очки защитные

до износа

9.

Бункеровщик

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Щиток защитный лицевой или

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

10.

Весовщик; весовщик-счетчик

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий или

1 шт.

Халат и брюки для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 комплект

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

11.

Водитель

При управлении грузовым, специальным автомобилем, автокраном и тягачом:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

При управлении автобусом, легковым автомобилем и санавтобусом:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с точечным покрытием

12 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

дежурные

При перевозке опасных грузов:

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

6 пар

Щиток защитный лицевой или

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

12.

Водитель погрузчика

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

13.

Водитель электро- и автотележки

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

14.

Возчик

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

4 пары

15.

Газовщик

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

16.

Газогенераторщик; генераторщик

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

17.

Газорезчик; газосварщик; электрогазосварщик; электросварщик ручной сварки; электросварщик на автоматических и полуавтоматических машинах; сварщик арматурных сеток и каркасов; сварщик пластмасс; сварщик термитной сварки; сварщик на машинах контактной (прессовой) сварки

Костюм для защиты от искр и брызг расплавленного металла

1 шт.

Ботинки кожаные с защитным подноском для защиты от повышенных температур, искр и брызг расплавленного металла или

2 пары

Сапоги кожаные с защитным подноском для защиты от повышенных температур, искр и брызг расплавленного металла

2 пары

Перчатки с полимерным покрытием или

6 пар

Перчатки с точечным покрытием

до износа

Перчатки для защиты от повышенных температур, искр и брызг расплавленного металла

12 пар

Боты или галоши диэлектрические или

дежурные

Коврик диэлектрический

дежурный

Перчатки диэлектрические

дежурные

Щиток защитный термостойкий со светофильтром или

до износа

Очки защитные термостойкие со светофильтром

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

18.

Гальваник; корректировщик ванн

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей или

1 шт.

Халат и брюки для защиты от растворов кислот и щелочей

1 комплект

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

2 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

6 пар

Щиток защитный лицевой или

до износа

Очки защитные

до износа

19.

Гардеробщик; оператор электронно-вычислительных машин

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений или

1 шт.

Халат для защиты от общих производственных загрязнений

1 шт.

20.

Горничная

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений или

1 шт.

Халат и брюки для защиты от общих производственных загрязнений

1 комплект

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

12 пар

21.

Грузчик; подсобный рабочий; подсобный транспортный рабочий; транспортировщик; транспортерщик; оператор механизированных и автоматических складов

При работе с углем, песком, коксом, торфом и битумом:

Комбинезон для защиты от токсичных веществ и пыли из нетканых материалов

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

При работе с кислотами и едкими веществами:

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

12 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

При работе с лесоматериалами:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Очки защитные

до износа

При работе с прочими грузами, материалами:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

При работе с горячим металлом:

Костюм для защиты от повышенных температур

1 шт.

Фартук для защиты от повышенных температур

2 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Очки защитные

до износа

При работе с жидкими ядохимикатами:

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей или

1 шт.

Комбинезон для защиты от токсичных веществ и пыли из нетканых материалов

до износа

Фартук для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Нарукавники из полимерных материалов

до износа

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

При работе с пылящими, сыпучими и твердыми ядохимикатами:

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей или

1 шт.

Комбинезон для защиты от токсичных веществ и пыли из нетканых материалов

до износа

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

При работе с этилированным бензином:

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Фартук для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

22.

Гуммировщик металлоизделий; кислотоупорщик-гуммировщик

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

дежурные

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

23.

Дворник; уборщик территорий

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

2 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

24.

Дезинфектор

Комбинезон для защиты от токсичных веществ и пыли из нетканых материалов

до износа

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием или

6 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

25.

Дефектоскопист по газовому и жидкостному контролю

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

2 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском или

1 пара

Сапоги болотные с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

26.

Дефектоскопист по магнитному и ультразвуковому контролю; дефектоскопист рентгено-, гамма-графирования

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Фартук из просвинцованной резины

дежурный

Сапоги резиновые с защитным подноском или

1 пара

Сапоги болотные с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Боты или галоши диэлектрические

дежурные

Перчатки диэлектрические

дежурные

Очки защитные

до износа

27.

Диспетчер; старший товаровед; товаровед; техник по учету продукции; техник

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий или

1 шт.

Халат для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

4 пары

28.

Дозировщик материалов

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском или

1 пара

Сапоги болотные с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Очки защитные

до износа

29.

Долбежник; заточник; зуборезчик; литейщик пластмасс; наждачник; наладчик всех наименований; оператор станков с программным управлением; прессовщик электротехнических изделий; прессовщик лома и отходов металла; резчик металла на ножницах и прессах; резчик на пилах, ножовках и станках; сверловщик; станочник деревообрабатывающих станков; станочник широкого профиля; станочник-распиловщик; строгальщик; токарь; токарь-карусельщик; токарь-расточник; фрезеровщик; шлифовщик; пилоправ; гравер

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

2 шт. на 1,5 года

Перчатки с полимерным покрытием или

12 пар

Перчатки с точечным покрытием

до износа

Щиток защитный лицевой или

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

При выполнении работ по охлаждению деталей смазочно-охлаждающими жидкостями дополнительно:

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

2 шт.

30.

Заведующий библиотекой; библиотекарь

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий или

1 шт.

Халат для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

31.

Заведующий складом; начальник склада; техник

При работе с горючими и смазочными материалами:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

2 шт.

Перчатки с полимерным покрытием или

12 пар

Перчатки с точечным покрытием

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

При работе с кислотами и щелочами:

Костюм для защиты от растворов кислот и щелочей

1 шт.

Фартук для защиты от растворов кислот и щелочей

2 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Перчатки резиновые или из полимерных материалов

до износа

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее или изолирующее

до износа

При работе с металлами, углями, лесоматериалами:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий или

1 шт.

Халат и брюки для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 комплект

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

При хранении и отпуске ртути:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Белье нательное

2 комплекта

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

Очки защитные

до износа

Средство индивидуальной защиты органов дыхания фильтрующее

до износа

При работе с прочими грузами, материалами:

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий или

1 шт.

Халат для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

32.

Заведующий хозяйством

Халат для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

33.

Замерщик на топографо-геодезических и маркшейдерских работах

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Сапоги резиновые с защитным подноском или

1 пара

Сапоги болотные с защитным подноском

1 пара

Перчатки с полимерным покрытием

6 пар

34.

Земледел

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

35.

Изолировщик на гидроизоляции; изолировщик на термоизоляции; изолировщик-пленочник

Костюм для защиты от общих производственных загрязнений и механических воздействий

1 шт.

Фартук из полимерных материалов с нагрудником

2 шт.

Перчатки с полимерным покрытием

12 пар

Влияние омега-3 ненасыщенных жирных кислот на протеом плазмы при синдроме Ретта

Клаудио Де Феличе, 1 Алессио Кортелаццо, 2,3 Синция Сигнорини, 4 Роберто Гуэрранти, 3 Сильвия Леончини, 2,4 Алессандра Пекорелли, 2,4 Тьерри Дюран, 5 Жан-Мари Галано, 5 Камиль Огер, 5 Глория Золло, 2,4 Барбара Монтомоли, 2 Клаудия Ланди, 6 Лука Бини, 6 Джузеппе Валаччи, 7,8 Лючия Чикколи4 и Йосеф Хайек2

  1. Отделение интенсивной терапии новорожденных, Университетская больница Сиены (AOUS), Виале М. Браччи 16, 53100 Сиена, Италия
  2. Отделение детской нейропсихиатрии, Университетская больница AOUS, Виале М. Браччи 16, 53100 Сиена, Италия
  3. Отделение медицинских биотехнологий, Университет Сиены, Виа А. Моро 2, 53100 Сиена, Италия
  4. Отделение молекулярной и эволюционной медицины, Университет Сиены, Виа А. Моро 2, 53100 Сиена, Италия
  5. Институт биомолекул Макса Муссерона (IBMM), UMR 5247, CNRS/UM1/UM2/ENSCM, BP 14491, 34093 Монпелье, Седекс 5, Франция
  6. Отделение медико-биологических наук, Университет Сиены, Виа А. Моро 2, 53100 Сиена, Италия
  7. Отделение медико-биологических наук и биотехнологии, Университет Феррары, Виа Борсари 46, 44100 Феррара, Италия
  8. Отделение продовольствия и питания, Университет Кёнхи, 1 Хвеги-дон, Тондэмун-гу, Сеул 130-701, Республика Корея

Корреспонденцию следует направлять на имя Синции Сигнорини по адресу [email protected]

Получено 10 октября 2013 года; пересмотрено 4 ноября 2013 года; принято 7 ноября 2013 года

Научный редактор: Пол Эшвуд

Авторское право © 2013 Клаудио Де Феличе и др. Данная статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons «С указанием авторства», которая позволяет неограниченное использование, распространение и воспроизведение работы на любых носителях при надлежащем указании ее автора.

Механизм действия омега-3 жирных кислот (ω-3 ПНЖК) известен лишь частично. В предыдущем отчете сообщалось о предполагаемом частичном избавлении от клинических симптомов и изменениях окислительного стресса (ОС) после дополнительного введения ω-3 ПНЖК в рацион пациентов с симптомом Ретта (СР), разрушительного неврологического расстройства с переходными признаками аутизма, который встречается почти исключительно у девочек и вызван, главным образом, спорадическими мутациями в гене, кодирующем метил-CpG-связывающий белок 2 – белок MeCP2. В данной работе мы проверили гипотезу о том, что ω-3 ПНЖК могут изменить профиль протеома плазмы у типичных пациентов с синдромом Ретта с мутациями MECP2 и классическим фенотипом. В течение 12 месяцев в рацион 24 девочек с различными клиническими стадиями СР дополнительно вводились ω-3 ПНЖК в виде рыбьего жира, после чего проводилось сравнение с контрольной группой, состоящей из здоровых людей. Экспрессия 16 белков, связанных в основном с острофазным ответом (ОФО), у пациентов, не проходивших лечение, была изменена на этапе включения. После дополнительного введения в рацион ω-3 ПНЖК отмеченный ОФО был частично восстановлен, при этом экспрессия 10 из 16 (62%) белков нормализовалась. ω-3 ПНЖК главным образом влияют на модуляцию ОФО при СР, что дает новое представление о роли воспаления при аутистических расстройствах и открывает путь для новых стратегий лечения.

1. Введение

Внимание к ω-3 полиненасыщенным жирным кислотам (ω-3 ПНЖК) со стороны научного сообщества и широких масс растет на основании того, что эти натуральные молекулы обладают способностью положительно воздействовать на большинство состояний, в частности, благодаря их способности предотвращатьсердечно-сосудистые заболевания. Самыми распространенными ω-3 ПНЖК являются эйкозапентаеновая кислота (ЭПК) и докозагексаеновая кислота (ДГК), обнаруженные в рыбьем жире, а также альфа-линоленовая кислота C18:3 n-3, полученная из растений. Гипотригли-нцеридемический эффект – наиболее определенная метаболическая реакция ω-3 ПНЖК [1], механизм которой,очевидно, связан с активацией рецепторов, активиру-2 Медиаторы воспаленияемых пролифератором пероксисом [2]. О множестведругих потенциальных положительных эффектах ω-3ПНЖК можно только догадываться. Помимо доказанного или предполагаемого положительного воздействияна сердечно-сосудистую систему (снижение восприимчивости к желудочковой аритмии [3]; антитромбогенный и антиоксидантный эффект [4]; замедление ростаатеросклеротических бляшек путем снижения экспрессии адгезивных молекул и фактора роста тромбоцитов[4]; содействие эндотелиальному фактору релаксациипутем стимулирования производства окиси азота; атакже слабый гипотензивный эффект [5]), также былотмечен более общий, как прямой, так и косвенный,противовоспалительный эффект [6-8]. Тем не менее,молекулярные механизмы, лежащие в основе эффектовω-3 ПНЖК при регуляции воспалительных процессоввсе еще слабо изучены и являются основной областьюисследования [9-11]. Несколько факторов, включая типПНЖК, образование, дозу, продолжительность, возрасти основное заболевание исследуемых субъектов, а также – последнее, но не наименее важное – объективноеизмерение эффектов, могут способствовать пониманию данного вопроса, связанного с липидным обменом.Однако, относительно недавний отчет, посвященныйвзрослым курильщикам [12], показал, что ω-3 ПНЖКспособны оказать влияние на экспрессию белков плазмы крови путем регуляции острофазного ответа (ОФО).

Синдром Ретта (СР) – это разрушительное расстройство, связанное с неврологическим развитием, главным образом, вызванное спорадическими мутациямив гене, кодирующем метил-CpG-связывающий белок 2(MeCP2). СР чаще всего поражает лиц женского пола счастотностью 1:10 000 живорожденных девочек и считается второй по распространенности причиной тяжелых когнитивных нарушений, свойственных этому полу[13]. СР ранее входил в число расстройств аутистического спектра (РАС), хотя существуют очевидные различияс аутизмом [14], и сейчас он не относится к группе РАС.Тем не менее, кратковременные аутистические чертывсегда присутствуют в ходе естественного развития СР.Таким образом, это относительно редкое заболевание на самом деле дает замечательную возможность объективно испытать воздействие ω-3 ПНЖК на аутистическоесостояние, принимая во внимание, что: (1) был выявленустойчивый окислительно-восстановительный дисбаланс [15]; (2) ω-3 ПНЖК были предложены для снижения тяжести фенотипических проявлений и улучшенияокислительно-восстановительного баланса у пациентов,получающих добавки, на нескольких стадиях болезни[15]; (3) сниженный метаболизм холестерина недавнобыл доказан у мышей с СР при отсутствии MeCP2 вслучае лечения статинами, что приводит к улучшениюмоторных симптомов и повышает продолжительностьжизни [16]; и (4) в нашей группе пациентов с СР наблюдались случаи необъяснимой гиперхолестеринемии [17].

Поскольку изучение протенома плазмы при СР проводилось в ходе лишь одного исследования [18], мы предполагаем, что ω-3 ПНЖК могут оказывать влияние на протеном плазмы при СР путем модуляции ОФО.

2. Материалы и методы

2.1. Участники исследования.Исследование проводилосьс участием 24 пациентов женского пола с клиническимдиагнозом «типичный синдром Ретта» (средний возраст 14,4 ± 8,0 лет, возрастной диапазон – 4-33 года) сярко выраженной мутацией гена MECP2 [т.е. T158 M (n = 5), делеция C-концевого сегмента (n = 4), R255X (n =4), R270X (n = з), R133C (n = 2), ранние мутации усечения (n = 1), обширные делеции (n = 1) другие мутации(n = 4)].Распределение клинических стадий было следующим: стадия I (n = 4), стадия II (n = 6), стадия III (n =7), и стадия IV (n = 7).Диагноз СР и критерии включения/невключения основаны на недавно пересмотреннойсогласованной терминологии СР [19, 20]. Все пациентыбыли признаны Национальным справочным центромпо синдрому Ретта Университетской больницы Сиены(заведующий – профессор Йосеф Хаек).

Образцы крови в группе пациентов были взяты во время обычного контрольного исследования при поступлении в больницу, а образцы крови в контрольной группе были получены во время обычных периодическихмедицинских осмотров и сдачи крови. Здоровые испытуемые, входящие в контрольную группу, соответствовали по полу (учитывая, что 98% больных СР женского пола, в контрольную группу были отобраны женщины)и возрасту (основной возраст: 14,4 ± 8,2 лет) пациентов из основной группы. Все исследованные субъектыпридерживались рациона питания, свойственного длясредиземноморских стран. Исследование проводилось содобрения Институтского наблюдательного совета, приэтом было получено информированное согласие родителей или законных опекунов всех пациентов, включенных в исследование.

2.2. Дизайн исследования. Целью настоящего исследования являлась оценка воздействия на протеом плазмыдобавочного введения ω-3 ПНЖК, эффективность которых уже была подтверждена в клинических условиях[21-23]. Следовательно, по этическим причинам мы не включили группу плацебо и ограничились исследованием трех популяций субъектов: контрольная группа,состоящая из здоровых людей, группа пациентов с СР, не проходящих лечение, и группа пациентов с СР, дополнительно получавших ω-3 ПНЖК.

2.3. Дополнительное введение в рацион ω-3 ПНЖК.ω-3ПНЖК вводились в виде рыбьего жира (производствакомпании «Norwegian Fish Oil AS», Тронхейм, Норвеnгия, номер продукта HO320-6; итальянский импортер:«Transforma AS Italia», Форли, Италия; регистрациионный код Министерства Италии: 10 43863-Y) в дозе,соответствующей ДГК = 71,9 ± 13,9 мг/кг масса тела/день и ЭПК = 115,5 ± 22,4 мг/кг масса тела/день, с общимсодержанием ω-3 ПНЖК 242,4 ± 47,1 мг/кг масса тела/день. Употребление ЭПК в сочетании с ДГК при СР былоодобрено Этическим комитетом AOUS.

Доза, использованная в данной конкретной когорте девочек превышает стандартную норму в 5-6 раз, которая,как правило, составляет 2 г в день на взрослого человека. Ее обоснование приводилось в предыдущей работе [21],в которой нами была предложена очень высокая дозапри синдроме Ретта. В результате нескольких попытокв клинических условиях была эмпирически определенаокончательная доза в расчете кг/день.

2.4. Сбор образцов. Все образцы пациентов с СР и здоровых субъектов исследования были собраны натощакоколо восьми часов утра. Кровь собирали в гепаринизированные пробирки, и все манипуляции проводились втечение 2 часов после сбора образцов.

2.5. Подготовка образцов. Образцы крови были центрифугированы в количестве 2400 г в течение 15 мин при 4°C;обедненная тромбоцитами плазма была сохранена; лейкоцитарная пленка была удалена отсасыванием. До анар-лиза образцы плазмы хранились при температуре -70°C.2.6. Двумерный гель-электрофорез. Двумерный гель-электрофорез проводился в соответствии с публикацией Горга и др. [24], и образцы, содержащие 60 мкм белка, которое было определено согласно Брэдфорду [25],были денатурированы раствором, содержащим 10%додецилсульфата натрия (ДСН) и 2,3% дитиотреитола(ДТТ), нагретым до 95°C в течение 5 минут. Затем образец соединили с растворяющим буфером, состоящимиз 8 М мочевины, 2% 3-[(3-холамидопропил) диметиламмоний]-1-пропансульфонатом (СНAPS), 0,3% ДТТи 2% буфером с фиксированным градиентом pH (IPG),понесли на полоски геля длиной 18 см с pH 3–10, поместили в установку Ettan IPGphor (GE Healthcare) и регидратировали в течении 7 часов. Изоэлектрическое фокусирование (ИЭФ) проводилось при 32 кВт-ч. Вначалеполоски были уравновешены в течение 15 минут с помощью буферного раствора, содержащего 50 мМ Трис-HCl,pH 8,8, 6 М мочевины, 2,5% (вес/об.) ДСН, 30% (об./об.)глицерина и 1% (вес/об.) ДТТ, после чего уравновешивание проводилось повторно описанным выше буфернымраствором, в котором ДТТ был заменен 4% (вес/об.) иодоацетамидом.Электрофорез во втором направлениипроводился с помощью электрофоретической системыEttan Daltsix (GE Healthcare). Полоски IPG поместили навертикальный полиакриламидный градиентный гель (8-16% T) толщиной 1,5 мм, залили 0,5% (вес/об.) арагозойи провели электрофорез при постоянном токе 40 мА/гель и температуре 20°C. Каждый образец был представлен в трех повторностях при идентичных условия.

2.7. Анализ изображений. Изображения были проанализированы с помощью компьютерной программыImageMaster 2D Platinum v7.0 (GEHealthcare). Для каждой группы (т.е. контрольная группа, группа пациентов с СР, не получавших ω-3 ПНЖК, и группа пациентовс СР после получения ω-3 ПНЖК) был определен эталонный гель, который использовался для сравнительного анализа. Фон был выведен на основании всех используемых гелей путем определения среднего значенияв пограничном слое. Объем пятна выражался в видеотношения к общему процентному объему белка (%V),определенному во всем геле, чтобы минимизироватьразницы между гелями (нормализация геля) для их объединения. С эталонным гелем сопоставлялись только тепятна, которые были определены во всех гелях одной итой же группы.

2.8. Идентификация белков. После окрашивания серебром, совместимого с масс-спектрометрией, составили и экспортировали в Ettan Spot Picker (GE Healthcare) список для выбора пятен. Пятна вырезали ипоместили в 96-ячеечные микропланшеты, в которых ихобесцветили и удалили остатки воды с помощью ацетонитрила (АЦН) для последующей регидратации с раствором трипсина.Обработка трипсином проводилась втечение ночи при температуре 37° C. Каждое пропитантное трипсином протеиновое пятно (0,75 мл) наносилина мишень МАЛДИ и давали высохнуть. После этоговысушенные образцы обрабатывали 0,75 мл матричногораствора (а-циано-4- гидроксикоричная кислота в 50%АЦН и 0,5% о/о трифторуксусной кислоты) и повторно высушивали.Масс-спектры были получены согласно[27] с помощью системы ultrafleXtreme MALDI-ToF/ToF(Bruker Corporation, Биллерика, Массачусетс, США).После получения массы триптического пептида проводился поиск отпечатка массы по совпадению в базахданных Swiss-Prot/TREMBL и NCBInr с помощью MAS-нCOT (Matrix Science, Лондон, Великобритания, http://www.matrixscience.com/).

2.9. Анализ данных. Все переменные были протестированы на нормальное распределение (тест Д\’Агостино-Пирсона), данные были представлены в виде средних значений и вероятных отклонений. Статистическийанализ белка с дифференциальной экспрессией был выполнен с помощью теста Стьюдентса и однофакторногодисперсионного анализа (ANOVA). Для множественныхтестов использовались поправки Бонферрони. Пятна, неимеющие совпадений, и пятна с существенным отличием в проценте объема считались «дифференциальнойэкспрессией» в данной группе. Сравнения между белками с дифференциальной экспрессией в группе пациентов с СР, не получавшими лечение, и в группе пациентовс СР, принимавшими ω-3 ПНЖК, оценивались с помощью критерия суммы рангов Манна-Уитни или критерия Крускала-Уоллиса. Результаты незначительных раз-4 Медиаторы воспалениямеров популяции на возможную погрешность тип I (a)/тип II при интерпретации данных были рассмотрены спомощью алгоритма объема выборки. Считалось, чтодвусторонний критерий значимости P < 0,05 указываетна статистическую значимость. При этом использовался пакет статистического программного обеспеченияMedCalc версия 12.1.4 (MedCalc Software, Мариакерк,Бельгия).

3.

Результаты

Было обнаружено, что экспрессия 16 белков, связанныхв основном с ОФО, у пациентов, не проходивших лечение, была изменена на этапе включения.По сравнению со здоровыми субъектами во всейгруппе пациентов с СР наблюдалось значительное увеличение 10 белковых пятен [т.е. фактор комплемента B(CFAB), альфа-цепь фибриногена (FIBA), сывороточный альбумин (ALBU, пятно №3, фрагмент C-концевого сегмента №7 и фрагмент N-концевого сегмента №14)альфа-1-анти- трипсин (A1AT, пятна №4 и №5), гаптоглобин (HPT, пятна №9 и №15) и транстиретин (TTHYпятно №11)], а также сокращение 6 белковых пятен [т.е.витамин D-связывающий белок (VTDB), аполипопрозтеин A4 (APOA4), кластерин (CLUS), аполипопротеинA1 (APOA1), ретинол-связывающий белок 4 (RET4) итранстиретин (TTHY пятно №16)] (Таблица 1 и Рисунки1(a), 1(b) и 2(a)). Полный список известных биологичееских функций для идентифицированных белков плазмыпредставлен в Таблице 2.

После дополнительного введения в рацион ω-3ПНЖК экспрессия 10 из 16 (62%) белков, как обнаружилось, стала сопоставима с контрольной группой(Рисунок 2(c)). В частности, после приема ω-3 ПНЖКуровни экспрессии белков плазмы были сравнимы сконтрольной популяцией, за исключением постояннойизбыточной экспрессии A1AT (пятно №4), VTDB (пятно№6), фрагмент C-концевого сегмента ALBU (пятно №7)и HPT (пятно №15), а также постоянной недостаточнойэкспрессии FIBA (пятно №2) и ALBU (пятно №3).

Сравнивая профиль белков плазмы в группе пациентов с СР, принимавших ω-3 ПНЖК, с профилем белковдо лечения, было отмечено существенное сокращение9 белковых пятен, которые до лечения имели избыточную экспрессию, включая CFAB, FIBA, ALBU (пятна №3и №14), A1AT, HPT и TTHY (пятно №11), в то же времянаблюдалось существенное увеличение 5 белковых пятен, которые до приема ω-3 ПНЖК имели недостаточную экспрессию: VTDB, APOA4, CLUS, APOA1 и RET4.После дополнительного введения в рацион ω-3 ПНЖКуровни ALBU (пятно №7) и ALBU (пятно №16) осталисьнеизменны по сравнению с группой пациентов в СР, которые не проходили лечение (Таблица 1 и Рисунки 1(a),1(c) и 2(b)).

4. Обсуждение

Механизм действия ω-3 ПНЖК является одним из основных областей исследования, которое в течение последних двух десятилетий привело к открытию протектинов, резолвинов и марезинов, а также всех липидных медиаторов, участвующих в активном разрешении воспалительного процесса [28].

Полученные нами результаты показывают, что ω-3 ПНЖК могут модулировать экспрессию белков плазмы при СР, оказывая значительное влияние на модуляцию ОФО с частичным устранением (приблизительно 62%) белковых изменений, наблюдаемых на исходном уровне.

ТАБЛИЦА 1: Результаты идентификации белков с дифференциальной экспрессией в норме, а также при СР до и после приема ω-3 ПНЖК.

Экспериментальный раздел включает идентификационный номер пятна, название белка и значительный пороговый уровень (P < 0,05). Изменение интенсивности, представленное кратностью, выражено в виде отношения группы СР и контрольной группы, а также отношения до и после введения ω-3 ПНЖК. Положительные кратные изменения означают повышение уровня белков, а отрицательные кратные изменения – снижение уровня экспрессии белка. «—» означает отсутствие существенных изменений. Исследование банка данных белков включает номера доступа к банку данных SwissProt и идентификатор, результат Mascot, покрытие последовательности, количество пептидов, соответствующее последовательности белка и теоретический индекс pl/Mr Х 103. *Сравнение с контрольной группой; **Сравнение с группой пациентов с СР, не принимавших ω-3 ПНЖК.6

РИСУНОК 1: Окрашенный серебром 2-DE гель белков контрольной группы (а), а также группы пациентов с СР, не получавших (b) и получавших (c) лечение.60 мкг общего белка было размещено на нелинейных полосках IPG с диапазоном pH от 3 до 10, после чего был проведен электрофорез в полиакриламидном градиентном геле (8-16% T). Молекулярный вес и pl маркеры обозначены вдоль геля. Числа означают идентифицированные с помощью масс-спектрометрии белковые пятна, указанные в таблицах 1 и 2. Те же белковые пятна указаны в трех репрезентативных образцах геля, принадлежащих (а) контрольной группе, (b) группе пациентов с СР, не получавших лечение и (c) группе пациентов с СР, получавших ω-3 ПНЖК.

Эти результаты согласуются с известными противовоспалительными свойствами данного семейства жирных кислот [29].

ОФО является высоко консервативным адаптивным механизмом [30] и основной составляющей врожденного иммунного ответа. Глубокие изменения происходят в протеоме плазмы вследствие ОФО, отображая высоко регулируемый процесс, который входит в состав более генерализованного перепрограммирования сигнальных событий под влиянием цитокинов. Как известно, вовлеченные в процесс белки (например, белки ОФО), главным образом, синтезируются в печени, а сигнальные события приводят либо к положительной, либо к отрицательной регуляции белков ОФО. Более 200 белков плазмы, как известно, изменяются при ОФО, некоторые из них могут контролировать повреждение тканей и участвовать в их восстановлении, хотя роль данных белков все еще остается гипотетической [31].

РИСУНОК 2: Экспрессия белков плазмы в результате повышения содержания в рационе ω-3 ПНЖК у девочек с классической формой СР с мутацией MECP2. (a) пациенты с СР до дополнительного приема ω-3 ПНЖК: уровни экспрессии сравнительно с контрольной группой; (b) пациенты с СР после дополнительного приема ω-3 ПНЖК: уровни экспрессии сравнительно с группой пациентов, не проходившей лечение; (c) пациенты с СР после дополнительного приема ω-3 ПНЖК: уровни экспрессии сравнительно с контрольной группой. Данные показаны в виде «ящичной диаграммы». Ящичная диаграмма была использована совершенно нетрадиционным способом. Мы пытались визуально представить относительные изменения экспрессии отдельных белков по сравнению с контрольной группой. Представленные переменные соответствуют относительным изменениям: значение «0» показывает отсутствие изменений в экспрессии сравнительно с контрольной группой; положительные значения указывают на повышенную экспрессию, а отрицательные – на недостаточную экспрессию. Существенные изменения были отмечены при анализе ImageMaster; таким образом, числа соответствуют графическому устройству для визуального обнаружения замеченные изменения в уровне белка. Указаны результаты дисперсионного анализа Крускала-Уоллиса. Звездочки в части (с) указывают на постоянную повышенную экспрессию белков после введения ω-3 ПНЖК сравнительно с контрольными уровнями экспрессии.

Ω-3 ПНЖК во многом оказывают благоприятное влияние на здоровье благодаря, по крайней мере, частично, своему противовоспалительному действию. Недавняя работа [29] демонстрирует, что ЭПК и ДГК являются конкурентами для арахидоновой кислоты (АК) при связывании фермента 5-липоксигеназы, поскольку ω-3 ПНЖК замещает АК в фосфолипидах мембраны, сокращая выработку АК-производных эйкозаноидов (например, простагландин E2), в то же время повышая количество эйкозаноидов, вырабатываемых в результате активации ω-3 ПНЖК. Как сообщалось в ходе нескольких исследований, дополнительный прием ω-3 ПНЖК также может сократить уровень эйкозаноидов, таких как лейкотриен E, в плазме и моче [32-35]. Помимо противовоспалительного эффекта, основанного на прерывании АК-каскада, ω-3 ПНЖК оказывают противовоспалительный эффект через сниженную активацию ядерного фактора каппа-B (NF-KB), мощного стимулятора выработки провоспалительных цитокинов, включая интерлейкин-6 и альфа-фактор некроза опухолей. В целом, обогащение клеточных мембран ω-3 ПНЖК нарушает димерализацию и участие толл-подобного рецептора-4, который может способствовать противовоспалительному эффекту путем подавления активации NF-KB [29]. Еще одно доказательство демонстрирует, что ω-3 ПНЖК могут подавлять липогенез и повышать выработку резольвинов и протектинов, что в итоге приводит к снижению воспаления.Наконец, действие ЭПК и ДГК включает способность к повышению секреции адипонектина, противовоспалительного адипокина [36]. Учитывая воздействие ω-3 ПНЖК на клеточную функцию, их прямая модуляция рецептора, сопряженного с G-белком, заслуживает внимания и может оказать влияние на противовоспалительные свойства. В то же время ω-3 ПНЖК влияют на прямую регуляцию генной экспрессии через ядерные рецепторы и факторы транскрипции, которые, в свою очередь, модулируются внутриклеточными липид-связывающими белками, которые переносят эти жирные кислоты к ядрам. Регуляция генной экспрессии с помощью ω-3 ПНЖК может объяснить изменение белковой экспрессии, о которой мы сообщали в связи с протеомом плазмы при СР, и соответствует предыдущим выводам, полученным при исследовании взрослых курильщиков после кратковременной (т.е. 5 недель) диеты, богатой на ω-3 ПНЖК [12]. В этом последнем исследовании было обнаружено повышение противовоспалительных и антиатеросклерозных свойств белков, связанных с антиоксидантами, при снижении активации комплемента и протеинов ОФО.

В частности, в нашем исследовании основные изменения белков, участвующих в СР (CFAB, FIBA, ALBU (пятно №3 фрагмент C-концевого сегмента и пятно №14 фрагмент N-концевого сегмента), A1AT (пятна №4 и №5) и HPT (пятна №9 и №15)), иммунитет, реакция несвернутых белков (CLUS), свертывание крови (FIBA), транспортные пути (TTHY (пятна №11 и №16), RET4 и VTDB), а также липидный обмен (APOA4 и APOA 1), были замечены при анализе протеома образцов плазмы, взятых у пациентов с типичным СР на различных стадиях с различными генными мутациями MECP2. Повышенная экспрессия белков плазмы у пациентов с СР, не получавших лечение, главным образом, была связана с СР, а недостаточная экспрессия соответствовала отрицательным белкам при СР, реакции несвернутых белков и белков, участвующих в липидном обмене. Наши данные показывают, что ω-3 ПНЖК практически полностью устранили СР, обнаруженный на этапе включения.

Молекулярные механизмы действия ω-3 ПНЖК лишь частично изучены и включают изменения в структуре мембраны и генной экспрессии, прямые взаимодействия с ионными каналами и изменениями в биосинтезе эйкозаноида [28]. Как сообщалось, ЭПК и ДГК, основные ω-3 ПНЖК, конкурируют с АК при преобразовании ферментами цитохрома P450, что приводит к образованию альтернативных физиологически активных метаболитов, учитывая, что ферменты цитохрома P450, как известно, эффективно преобразуют ЭПК и ДГК в эпоксидные и гидроксидные метаболиты (17,18-эпоксиэйкозотриеновую кислоту и 19,20-эпоксиэйкозотриеновую кислоту, соответственно) [37], что, вероятно, может быть опосредовано связано с некоторым благотворным влиянием [38].

Настоящее исследование приводит к мысли о том, что основным положительным эффектом ω-3 ПНЖК (или их вторичных метаболитов) при СР является модуляция непризнанного субклинического воспалительного статуса, что соответствует известным противовоспалительным свойствам этого семейства жирных кислот, а также что многочисленные эффекты, свойственные ω-3 ПНЖК, могут быть связаны с модуляцией ОФО.

5. Вывод

Уже сообщалось о субклиническом воспалительном состоянии у аутистических пациентов с существенными белковыми изменениями в белках, участвующих в воспалительных процессах [39]. В целом, наши выводы о том, что субклинический ОФО при СР может модулироваться с помощью добавки в рацион ω-3 ПНЖК, дает возможность по-новому посмотреть на роль воспалительного процесса при аутистических нарушениях и подтвердить роль ω-3 ПНЖК, действующих в качестве ключевых нутрицевтиков [40].

Сокращения

CFAB: Фактор комплемента В

FIBA: Альфа-цепь фибриногена

ALBU: Сывороточный альбумин

A1AT: Альфа-1-антитрипсин

VTDB: Витамин D-связывающий белок

APOA4: Аполипопротеин A4

HPT: Гаптоглобин

CLUS: Кластерин

TTHY: Транстиретин

APOA1: Аполипопротеин A1

RET4: Ретинол-связывающий белок 4.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов

Клаудио Де Феличе, Алессио Кортелаццо и Синция Сигнорини внесли одинаковый вклад в данную работу.

Благодарность

Проект настоящего исследования финансируется регионом Тоскана [Бандо Салют 2009, «Добавки антиоксидантов (ω-3 полиненасыщенные жирные кислоты, липоевая кислота) при синдроме Ретта: новый подход к лечению»], Италия. Кроме того, мы благодарны за поддержку Итальянской ассоциации синдрома Ретта (A.I.R., Президент Лючия Довиго), Клубу Киванис и Круглому столу 41 Клуба Сиены, семьям Ненчиони и Тантурли из Фьезоле и Флоренции, а также Лючии Галлуцци из фармацевтического отдела (Galenic Pharmacy) Университетской больницы Сиены. Мы благодарим компанию «Norwegian Fish Oil» (Тронхейм, Норвегия) и д-ра Эцио Тони («Transforma AS Italia», Форли, Италия) за полезную техническую информацию о продуктах из рыбьего жира и доступ к официальным сертификатам контроля качества. Мы искренне благодарны д-рам Пьерлуиджи Тоси, Сильвии Бриани и Роберту Крочи из административного управления Университетской больницы Сиены за постоянную помощь, оказанную в ходе нашего исследования; Роберто Фалери из Центральной медицинской библиотеки (за помощь в библиографическом поиске в сети Интернет). Мы искренне благодарны профессиональному певцу Маттео Сетти (http://www.matteosetti.com/) за счастливый случай, повлекший научные исследования оксидативного стресса, связанного с гипоксией, у девочек с синдромом Ретта и детей, страдающих аутизмом, а также его многочисленные благотворительные концерты и постоянный интерес к научным аспектам нашего исследования. И наконец, мы посвящаем данную работу девочкам с синдромом Ретта и их семьям.

Список литературы

[1] W. S. Harris, M. Miller, A. P. Tighe, M. H. Davidson, and E. J. Schaefer, “Omega-3 fatty acids and coronary heart disease risk: clinical and mechanistic perspectives,” Atherosclerosis, vol. 197, no. 1, pp. 12–24, 2008.

[2] J. Berger and D. E. Moller, “The mechanisms of action of PPARs,” Annual Review of Medicine, vol. 53, pp. 409–435, 2002.

[3] D. S. Siscovick, T. E. Raghunathan, I. King et al., “Dietary intake and cell membrane levels of long-chain n-3 polyunsaturated fatty acids and the risk of primary cardiac arrest,” Journal of the American Medical Association, vol. 274, no. 17, pp. 1363–1367, 1995.

[4] L. Calabresi, B. Villa, M. Canavesi et al., “An omega-3 polyunsaturated fatty acid concentrate increases plasma high-density lipoprotein 2 cholesterol and paraoxonase levels in patients with familial combined hyperlipidemia,” Metabolism: Clinical and Experimental, vol. 53, no. 2, pp. 153–158, 2004.

[5] W. E. Connor, “Importance of n-3 fatty acids in health and disease,”American Journal of Clinical Nutrition, vol. 71, supplement 1, pp. 171S–175S, 2000.

[6] R. de Caterina, J. K. Liao, and P. Libby, “Fatty acid modulation of endothelial activation,” American Journal of Clinical Nutrition, vol. 71, supplement 1, pp. 213S–223S, 2000.

[7] P. J. Barter, S. Nicholls, K. A. Rye, G. M. Anantharamaiah, M. Navab, and A. M. Fogelman, “Antiinflammatory properties of HDL,” Circulation Research, vol. 95, no. 8, pp. 764–772, 2004.

[8] T. Vaisar, S. Pennathur, P. S. Green et al., “Shotgun proteomics implicates protease inhibition and complement activation in the antiinflammatory properties of HDL,” Journal of Clinical Investigation, vol. 117, no. 3, pp. 746–756, 2007.

[9] C. N. Serhan and N. Chiang, “Resolution phase lipid mediators of inflammation: agonists of resolution,” Current Opinion in Pharmacology, vol. 13, no. 4, pp. 632–640, 2013.

[10] R. Palacios-Pelaez, W. J. Lukiw, and N. G. Bazan, “Omega-3 essential fatty acids modulate initiation and progression of neurodegenerative disease,” Molecular Neurobiology, vol. 41, no. 2-3, pp. 367–374, 2010.

[11] E. Mas, R. J. Woodman, V. Burke et al. , “The omega-3 fatty acids EPA and DHA decrease plasma F2- isoprostanes: results from two placebo-controlled interventions,” Free Radical Research, vol. 44, no. 9, pp. 983–990, 2010.

[12] E. Burillo, R. Mateo-Gallego, A. Cenarro et al., “Beneficial effects of omega-3 fatty acids in the proteome of high-density lipoprotein proteome,” Lipids in Health and Disease, vol. 11, article 116, 9 pages, 2012.

[13] M. Chahrour and H. Y. Zoghbi, “The story of Rett syndrome: from clinic to neurobiology,” Neuron, vol. 56, no. 3, pp. 422–437, 2007.

[14] A. K. Percy, “Rett syndrome: exploring the autism link,”Archives of Neurology, vol. 68, no. 8, pp. 985–989, 2011.

[15] C. de Felice, C. Signorini, S. Leoncini et al., “The role of oxidative stress in Rett syndrome: an overview,” Annals of the New York Academy of Sciences, vol. 1259, pp. 121–135, 2012.

[16] C. M. Buchovecky, S. D. Turley, H. M. Brown et al. , “A suppressor screen Mecp2 mutant mice implicates cholesterol metabolism in Rett syndrome,” Nature Genetics, vol. 45, no. 9, pp. 1013–1020, 2013.

[17] C. Sticozzi, G. Belmonte, A. Pecorelli et al., “Scavenger receptor B1 post-translational modifications in Rett syndrome,” FEBS Letters, vol. 587, no. 14, pp. 2199–2204, 2013.

[18] V. Matarazzo and G. V. Ronnett, “Temporal and regional differences in the olfactory proteome as a consequence of MeCP2 deficiency,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 101, no. 20, pp. 7763–7768, 2004.

[19] J. L. Neul, W. E. Kaufmann, D. G. Glaze et al., “Rett syndrome: revised diagnostic criteria and nomenclature,” Annals of Neurology, vol. 68, no. 6, pp. 944–950, 2010.

[20] J. L. Neul, P. Fang, J. Barrish et al., “Specific mutations in Methyl-CpG-Binding Protein 2 confer different severity in Rett syndrome,” Neurology, vol. 70, no. 16, pp. 1313–1321, 2008.

[21] C. de Felice, C. Signorini, T. Durand et al., “Partial rescue of Rett syndrome by ω-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) oil,” Genes and Nutrition, pp. 1–12, 2012.

[22] C. Signorini, C. de Felice, S. Leoncini et al., “F4-neuroprostanes mediate neurological severity in Rett syndrome,” Clinica Chimica Acta, vol. 412, no. 15-16, pp. 1399–1406, 2011.

[23] S. Leoncini, C. de Felice, C. Signorini et al., “Oxidative stress in Rett syndrome: natural history, genotype, and variants,” Redox Report, vol. 16, no. 4, pp. 145–153, 2011.

[24] A. Gorg, C. Obermaier, G. Boguth et al., “The current state of two-dimensional electrophoresis with immobilized pH gradients,” Electrophoresis, vol. 21, no. 6, pp. 1037–1053, 2000.

[25] M. M. Bradford, “A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein dye binding,” Analytical Biochemistry, vol. 72, no. 1-2, pp. 248–254, 1976.

[26] E. Mortz, T. N. Krogh, H. Vorum, and A. Gorg, “Improved silver staining protocols for high sensitivity protein identification using matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight analysis,” Proteomics, vol. 1, no. 11, pp. 1359–1363, 2001.

[27] U. Hellman, C. Wernstedt, J. Gonez, and C. H. Heldin, “Improvement of an “in-gel” digestion procedure for the micropreparation of internal protein fragments for amino acid sequencing,” Analytical Biochemistry, vol. 224, no. 1, pp. 451–455, 1995.

[28] C. N. Serhan, N. Chiang, and T. E. van Dyke, “Resolving inflammation: dual anti-inflammatory and pro-resolution lipid mediators,” Nature Reviews Immunology, vol. 8, no. 5, pp. 349–361, 2008.

[29] D. Mozaffarian and J. H. Y. Wu, “Omega-3 fatty acids and cardiovascular disease: effects on risk factors, molecular pathways, and clinical events,” Journal of the American College of Cardiology, vol. 58, no. 20, pp. 2047–2067, 2011.

[30] C. Cray, J. Zaias, and N. H. Altman, “Acute phase response in animals: a review,” Comparative Medicine, vol. 59, no. 6, pp. 517–526, 2009.

[31] V. Kumar, A. K. Abbas, N. Fausto, and J. C. Aster, Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease, Saunders/Elsevier, 2010.

[32] G. C. Shearer, W. S. Harris, T. L. Pedersen, and J. W. Newman, “Detection of omega-3 oxylipins in human plasma and response to treatment with omega-3 acid ethyl esters,” Journal of Lipid Research, vol. 51, no. 8, pp. 2074–2081, 2010.

[33] K. Nakamura, H. Kariyazono, T. Komokata, N. Hamada, R. Sakata, and K. Yamada, “Influence of preoperative administration of ω-3 fatty acid-enriched supplement on inflammatory and immune responses in patients undergoing major surgery for cancer,” Nutrition, vol. 21, no. 6, pp. 639–649, 2005.

[34] T. D. Mickleborough, R. L. Murray, A. A. Ionescu, and M. R. Lindley, “Fish oil supplementation reduces severity of exerciseinduced bronchoconstriction in elite athletes,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, vol. 168, no. 10, pp. 1181–1189, 2003.

[35] C. von Schacky, R. Kiefl, E. Jendraschak, and W. E. Kaminski, “n-3 Fatty acids and cysteinyl-leukotriene formation in humans in vitro, ex vivo, and in vivo,” Journal of Laboratory and Clinical Medicine, vol. 121, no. 2, pp. 302–309, 1993.

[36] N. Siriwardhana, N. S. Kalupahana, and N. Moustaid-Moussa, “Health benefits of n-3 polyunsaturated fatty acids. Eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid,” Advances in Food and Nutrition Research, vol. 65, pp. 211–222, 2012.

[37] C. Arnold, M. Markovic, K. Blossey et al., “Arachidonic acidmetabolizing cytochrome P450 enzymes are targets of ω-3 fatty acids,” Journal of Biological Chemistry, vol. 285, no. 43, pp. 32720–32733, 2010.

[38] G. Zhang, D. Panigrahy, L. M. Mahakian et al., “Epoxy metabolites of docosahexaenoic acid (DHA) inhibit angiogenesis, tumor growth, and metastasis,” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol. 110, no. 16, pp. 6530–6535, 2013.

[39] J. Croonenberghs, E. Bosmans, D. Deboutte, G. Kenis, and M. Maes, “Activation of the inflammatory response system in autism,” Neuropsychobiology, vol. 45, no. 1, pp. 1–6, 2002.

[40] T. Magrone, F. Perez de Heredia, E. Jirillo, G. Morabito, A. Marcos, and M. Serafini, “Functional foods and nutraceuticals as therapeutic tools for the treatment of diet-related diseases,” Canadian Journal of Physiology and Pharmacology, vol. 91, no. 6, pp. 387–396, 2013.

Значение повышенного уровня мочевой кислоты в развитии и профилактике хронических неинфекционных заболеваний

Введение

Мочевая кислота (МК) — это конечный продукт пуринового обмена, являющийся основной составляющей клеточных запасов энергии, таких как АТФ, а также компонентом ДНК и РНК. В организме МК под воздействием фермента печени уриказы, который контролируется геном, способна подвергаться расщеплению до аллантоина — растворимого метаболита, который проще вывести из организма, что способствует снижению уровня МК в плазме крови. Однако в организме человека ген, который отвечает за выработку уриказы, нефункционален, что приводит к более высоким и подверженным колебаниям уровням МК в плазме крови человека в отличие от метаболизма МК в организме животных. Важнейшее последствие неактивного гена уриказы — повышение концентрации МК в крови людей по сравнению с животными, у которых не отмечается повышения уровня МК. В этой связи B. De Becker и соавт. [1] в 2018 г. в своем обзоре приводят данные о том, что мутация гена с потерей функции уриказы обеспечивает человеку некоторые эволюционные преимущества за счет антиоксидантных свойств МК. МК выводится главным образом почками (85%) и тонкой кишкой с помощью различных переносчиков: из почек в основном мочекислым или уратным переносчиком 1 (URAT1), а из тонкой кишки — переносчиком глюкозы типа 9 (GLUT9). Снижение выделения МК авторы объясняют нарушением функции почек и гиперинсулинемией. Диапазон нормальных значений МК в крови человека составляет от 1,5 до 6,0 мг/дл у женщин и от 2,5 до 7,0 мг/дл у мужчин. При превышении этого уровня происходит формирование кристаллов МК в виде моноурата натрия.

Подагра

Формирование кристаллов моноурата натрия является основным звеном в патогенезе развития такого хронического неинфекционного заболевания, как подагра. Вследствие нарушения обмена МК, кристаллы могут откладываться в тканях, где нет активного кровотока: в суставах, сухожилиях, в которых возникает воспаление, ведущее к острой форме заболевания, при которой значения МК стабильном повышены и достигают концентрации более 60 мг/дл. Увеличению концентрации МК могут способствовать систематическое переедание, пристрастие к жирной мясной пище, богатой пуринами, тучность, недостаток физических нагрузок и наследственная предрасположенность, а основные причины повышения уровня МК перечислены в таблице (адаптирована по De Becker и соавт. , 2018) и отражены все причины увеличения МК в сыворотке крови, которые, по мнению авторов и в соответствии с самыми современными представлениями, считаются самыми главными причинами повышения МК. Как видно из таблицы, для профилактики повышения уровня МК необходимо сократить или совсем отказаться от алкогольных напитков, поскольку одной из основных причин гиперурекии является потребление алкоголя. Следующие профилактические рекомендации направлены на изменение рациона питания, включающее ограничение потребления фруктозы, морепродуктов и жирного мяса, которые позволят контролировать уровень МК. Далее следует ограничение калорийности суточного рациона питания для предупреждения развития ожирения и, как следствие, развития резистентности к инсулину. К профилактическим мероприятиям относится также лечение хронических воспалительных заболеваний почек и тонкого кишечника, так как эти органы участвуют в метаболизме МК, активно выводя МК из организма и препятствуя тем самым развитию гиперурикемии. Однако гиперурикемия при приеме мочегонных препаратов расценивается только как нежелательное побочное действие, и отменять назначенные для лечения тяжелых хронических заболеваний препараты из-за повышения уровня МК нецелесообразно. И, наконец, к сожалению, невозможно изменить или как-то повлиять ни на генетический полиморфизм переносчиков URAT1 и GLUT9, ни на ускоренный клеточный катаболизм с усиленным распадом белка.

Основные причины повышения уровня МК в сыворотке крови (адаптировано по De Becker и соавт., Journal of Hypertension, 2018)

Помимо развития подагры повышение МК в крови связывают с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. На независимую связь повышенного уровня МК и развития сердечно-сосудистых заболеваний (ССЗ) указывают авторы исследования по изучению МК и маркеров воспаления как факторов, предшествующих многим хроническим неинфекционным заболеваниям [2]. О прямой и независимой связи c развитием ССЗ и смертности от них указывают результаты Фрамингемского исследования, опубликованные еще 20 лет назад [3].

Влияние повышенного уровня мочевой кислоты на развитие сердечно-сосудистых заболеваний

В течение длительного времени, как указано выше, известна взаимосвязь сывороточной концентрации МК и ССЗ, однако до настоящего времени остается неизвестным, является ли концентрация МК просто маркером риска или причинным фактором развития ССЗ, а также влияет ли лечение, направленное на снижение уровня МК, на выживаемость пациентов с такими заболеваниями. Уровень МК тесно взаимосвязан с такими состояниями, как артериальная гипертензия (АГ), дислипидемия, ожирение, нарушение обмена глюкозы, которые часто сопутствуют ССЗ или являются причиной развития и ухудшают течение этих заболеваний [2].

Исследователи предполагают, что повышенный уровень МК у пациентов с ССЗ может представлять собой компенсаторную реакцию, направленную на противодействие оксидантному стрессу [4]. Эта теория подтверждается известными мощными антиоксидантными свойствами МК, судя по результатам доклинических in vitro, так и в экспериментальных исследованиях [5].

Мочевая кислота и ожирение

Результаты нескольких эпидемиологических исследований, которые приводят в своей работе S. Nielsen и соавт. [6], продемонстрировали наличие положительной взаимосвязи между уровнем МК в сыворотке крови и ожирением. Так, в ходе 10-летнего наблюдательного исследования во всех группах участников вне зависимости от пола и этнической принадлежности обнаружили значительное увеличение индекса массы тела (ИМТ) на фоне повышения уровня МК [4, 7]. При этом не только повышение концентрации МК в сыворотке крови было связано с увеличением риска развития ожирения, но имела место и обратная взаимосвязь. K. Tanaka и соавт. [6] в своей работе, опубликованной в 2015 г., описали значимую взаимосвязь ИМТ и МК в сыворотке крови у взрослых близнецов в Японии после коррекции как по генетическим, так и по средовым факторам [8]. В ходе длительного проспективного исследования у 60 пациентов с сахарным диабетом II типа и выраженным ожирением (ИМТ>35 кг/м2) отмечалось значительное снижение концентрации МК в сыворотке крови (p=0,0002 по сравнению с исходным уровнем) после хирургических вмешательств, приводивших к снижению массы тела в среднем на 34,3 кг и отсутствие снижения уровня МК после уменьшения массы тела более чем на 5 кг после нехирургических вмешательств. Следовательно, повышенный уровень МК может способствовать развитию ожирения, а уровень МК при избыточной массе тела или ожирении можно контролировать только при значительном снижении массы тела. В описанной работе снижение МК достигалось при потере веса более чем на 34 кг, а такое эффективное снижение массы тела было возможно только при хирургическом лечении, что в свою очередь является профилактикой не только увеличения уровня МК, но и инсулинорезистентности, сопутствующей ожирению и, в свою очередь, способствующей увеличению уровня МК, как представлено в таблице.

Мочевая кислота и артериальная гипертензия

В рамках Национальной программы проверки здоровья и питания было обнаружено, что концентрация МК в сыворотке крови, превышающая 5,5 мг/дл, связана с увеличением риска развития АГ в 2 раза, а увеличение уровня МК в сыворотке крови на каждые 0,1 мг/дл приводит к увеличению риска развития АГ на 38% у лиц в возрасте от 12 до 17 лет [9]. J. Fang и M. Alderman [9] писали о том, что в когорте пожилых китайцев в возрасте от 90 до 108 лет такой взаимосвязи между концентрацией МК в сыворотке крови и уровнем АД зарегистрировано не было. Сходным образом взаимосвязь между высокой концентрацией МК в сыворотке крови обнаруживалась в возрасте до 40 лет и отсутствовала в возрасте от 40 лет и старше в корейской популяции, в то время как в японской популяции данная взаимосвязь регистрировалась от 40 лет и старше и отсутствовала у участников моложе 40 лет.

Из полученных данных можно сделать вывод о том, что у молодых людей выражена взаимосвязь между риском АГ и уровнем МК, а у очень пожилых представителей азиатской популяции взаимосвязь между уровнем МК и АД не была выявлена. Сходные данные получены в другой азиатской популяции, а именно в корейской, в которой у лиц моложе 40 лет была выявлена значимая связь между уровнем МК и АД, а у лиц старше 40 лет — нет. А в японской популяции, наоборот, у молодых участников не было обнаружена взаимосвязь между уровнем МК и АД, а у лиц старше 40 лет данная взаимосвязь имела место. Однако эти исследования были проведены в различных азиатских популяциях, и существовали дополнительные факторы, повлиявшие на результаты исследований, но тем не менее обнаруженная взаимосвязь была значимой и в той или иной мере зависела от возраста.

Эпидемиологические, клинические и экспериментальные данные указывают на наличие взаимосвязи между повышенным уровнем МК и риском развития АГ. Так, D. Feig и соавт. [4] в обзоре 16 длительных исследований, проведенном в 2008 г., продемонстрировали независимое от других факторов повышение риска развития АГ в течение 5 лет на фоне гиперурикемии. В более поздних исследованиях авторы подтвердили увеличение риска развития АГ в связи с повышенным уровнем МК. Гиперурикемия чаще встречается при первичной, чем при вторичной АГ. У 25—60% обследуемых с нелеченной АГ регистрируется гиперурикемия. У 90% подростков с эссенциальной АГ уровень МК был выше 5,5 мг/дл. В когортном исследовании подростков в возрасте 12—17 лет продемонстрировано наличие прогностической, независимой от других факторов риска, связи уровня МК с развитием АГ в будущем [10].

У пациентов с АГ изменение уровня МК в сыворотке крови позволяет прогнозировать ответ на антигипертензивную терапию. В ходе клинического исследования систолической гипертензии у пожилых людей (SHEP), включавшего 4327 мужчин и женщин в возрасте старше 60 лет с изолированной систолической АГ, пациентов случайным образом распределяли в группы для назначения тиазидоподобного диуретика хлорталидона или плацебо [11]. Повышение уровня МК в сыворотке крови менее 0,06 ммоль/л в группе активного лечения было связано со снижением частоты коронарных событий на 42% по сравнению с пациентами, у которых повышение уровня МК составляло более 0,06 ммоль/л.

Диуретики, часто назначаемые больным АГ и сердечной недостаточностью (СН), способствуют увеличению концентрации МК (см. таблицу). Однако согласно представленным выше данным важное значение имеет то, на сколько возрастает МК при лечении диуретиками, а незначительное увеличение, как доказано в исследовании SHEP (менее чем на 0,06 ммоль/л) даже способствует снижению частоты коронарных событий более чем на 40% у пожилых людей [11].

Мочевая кислота, ишемическая болезнь сердца и смертность

В ходе первого исследования в рамках Национальной программы проверки здоровья и питания (NHANES I), представлявшего собой одномоментное популяционное исследование, включавшее 5926 обследуемых в возрасте 25—74 лет, повышенный уровень МК в сыворотке их крови сопровождался увеличением отношения рисков (ОР), связанных со смертностью от ишемической болезни сердца (ИБС), до 1,77 (95% ДИ 1,08–3,98) у мужчин и до 3,0 (95% ДИ 1,45—6,28) у женщин. После выполнения статистической коррекции по смещающим факторам было выявлено, что повышение уровня МК на каждые 59,48 ммоль/л приводит к увеличению риска смерти в связи с ССЗ и ИБС на 9% и 17% у мужчин и 26 и 30% у женщин соответственно [9].

В ходе исследования AMORIS (Apolipoprotein MOrtality RISk study; Аполипопротеины: исследование риска смертности) оценивалась взаимосвязь между уровнем МК в сыворотке крови и риском несмертельного инфаркта миокарда, инсульта или СН у 417 734 мужчин и женщин, проходивших диспансеризацию, со средним периодом наблюдения 11,8 года (диапазон от 7 до 17 лет) [12]. В ходе нескольких исследований не удалось продемонстрировать значимой взаимосвязи между повышением уровня МК и сердечно-сосудистыми событиями и смертностью. В ходе Фрамингемского исследования, включавшего 6763 участников, было зарегистрировано 617 событий, связанных с ИБС, 429 случаев смерти от ССЗ и 1460 — от любых других причин. У мужчин после коррекции по возрасту повышенный уровень МК не был связан с риском нежелательных событий. У женщин была обнаружена взаимосвязь между уровнем МК и повышением риска смерти от ИБС (p=0,002), ССЗ (p=0,009) или любых причин (p=0,03) [3].

B. De Becker и соавт. [1] в своем обзоре описали два крупных исследования, проведенных в Азии, и обнаружили значимую взаимосвязь между уровнем МК, заболеваемостью и смертностью от ИБС. В одном проспективном когортном исследовании, включившем 41 879 мужчин и 48 514 женщин (старше 35 лет) с периодом наблюдения в среднем 8,2 года, продемонстрировано, что гиперурикемия (уровень МК в сыворотке крови более 7 мг/дл) связана со значительным повышением скорректированного риска смертности от разных причин, ССЗ или инсульта на 16, 39 и 35% соответственно. В другом исследовании, включившем почти в 3 раза больше участников (n=128 569) старше 20 лет со средним периодом наблюдения более 7,33 года, было продемонстрировано повышение риска ИБС у мужчин (ОР=1,25; 95% ДИ 1,11—1,40) и женщин (ОР=1,19; 95% ДИ 1,02—1,38) с гиперурикемией (МК более 7 мг/дл).

Еще одно когортное исследование, включавшее 28 613 пожилых женщин (средний возраст 62,3 года), проведенного в Австрии, с периодом наблюдения 15,2 года, продемонстрировало, что уровень МК является независимым фактором риска смерти от любых ССЗ, включая острые, подострые и хронические формы ИБС, СН и инсульта [13].

В ходе проспективного популяционного исследования, известного как The Tromsо Study с периодом наблюдения более 15,2 года, включавшего 2696 мужчин и 3004 женщин с продолжительностью периода наблюдения 15 лет, о котором также упоминается в обзоре о взаимосвязи МК и ССЗ, была продемонстрирована ассоциация уровня МК в сыворотке крови и смертности от любых причин у мужчин (ОР=1,11; 95% ДИ 1,02—1,20) и у женщин (ОР=1,16; 95% ДИ 1,05—1,29) при повышении уровня МК на величину одного стандартного отклонения (87 мкмоль/л) [14].

В рамках длительного наблюдательного исследования у 127 771 пожилых людей (в возрасте старше 65 лет), проведенного в Тайване [15], выявлена U-образная зависимость между уровнем МК и смертностью от любых причин или ССЗ. Повышение смертности отмечалось при уровне МК более 4 мг/дл (ОР=1,16; 95% ДИ 1,07—1,25) и не менее 8 мг/дл (ОР=1,13; 95% ДИ 1,06—1,21) по сравнению с нормальным уровнем МК (4—5 мг/дл) в течение среднего периода наблюдения продолжительностью 5,8 года. Также отмечалась более высокая смертность от ССЗ при уровне МК менее 4 мг/дл (ОР=1,19; 95% ДИ 1,00—1,40) и не менее 7 мг/дл (ОР=1,17; 95% ДИ 1,04—1,32). Среди обследуемых с низким уровнем МК (менее 4 мг/дл) повышение смертности от любых причин или ССЗ отмечалось только при недостаточном питании.

Кроме того, в обзоре опубликованы результаты проведенного метаанализа, где было проанализировано 12 популяционных исследований с 457 915 участниками, оценивающих взаимосвязь между уровнем МК и ИБС, а также 7 исследований с 237 433 участниками, оценивающих взаимосвязь между уровнем МК и смертностью от ИБС [4]. Общий показатель ОР составил 1,206 (95% ДИ 1,066—1,364; p=0,003) для заболеваемости ИБС и 1,209 (95% ДИ 1,003—1,457; p=0,047) для смертности от ИБС.

В другом метаанализе, проведенном M. Li и соавт. и включившем 29 проспективных когортных исследований с общим числом участников 958 410, гиперурикемия была связана с повышением риска заболеваемости ИБС (ОР=1,13; 95% ДИ 1,05—1,21) и смертности от ИБС (ОР=1,27; 95% ДИ 1,16—1,39) [16]. Увеличение уровня МК на каждый 1 мг/дл приводило к увеличению риска смерти от ИБС на 13% (ОР=1,13; 95% ДИ 1,06—1,20). Анализ «доза—ответ» продемонстрировал увеличение риска смертности от ИБС при повышении уровня МК на каждый 1 мг/дл у женщин (ОР=2,44; 95% ДИ 1,69—3,54) при отсутствии повышения у мужчин (ОР=1,02; 95% ДИ 0,84—1,24). Результаты этого метаанализа указывают, что гиперурикемия может повышать риск событий, связанных с ИБС (особенно смертность от ИБС у женщин).

Кроме того, в недавнем исследовании, выполненном в 2018 г. , было показано, что повышенный уровень МК сыворотки крови более чем на 5,6 мг/дл связан с риском смертности от различных причин у пациентов с острым коронарным синдромом (ОКС) после чрескожных коронарных вмешательств (ЧКВ) [17]. На рисунке изображена кривая, обозначающие все случаи смерти (в %) в зависимости от уровня МК в плазме крови [17]. Так, если у пациентов, перенесших ОКС, после ЧКВ уровень МК был ниже 5,6 мг/дл, то смертность от всех причин была самой низкой.

Уровень МК в сыворотке крови и смертность от всех причин у пациентов с ОКС после ЧКВ (адаптировано по Z. Ye. и соавт., 2018).
Примечание. Если уровень МК не превышает 5,6 мг/дл, смертность от всех причин самая низкая.

В этом исследовании была изучена и общая смертность, и смертность от любых причин. Время среднего наблюдения составило 246,31±49,16 сут; 168 (7,32%) пациентов умерли за время наблюдения; 53 (9,36%) из этих пациентов были в группе с высоким уровнем МК и 115 (6,65%) — в группе с низким уровнем МК. Разница в показателях смертности от всех причин была статистически значима между группами (р=0,031).

Все авторы описанных выше исследований с данными, собранными в разных частях света и популяционных, и наблюдательных и проведенных метаанализах доказали наличие значимой взаимосвязи между повышенным уровнем МК и заболеваемости и смертности от ИБС. Так что напрашивается вывод о возможном контроле повышенного уровня МК для профилактики развития и смертности от ИБС.

Мочевая кислота и сердечная недостаточность

У пациентов с СН часто отмечается повышенный уровень МК. В ходе Фрамингемского когортного исследования изучали взаимосвязь между уровнем МК и заболеваемостью СН у 4912 участников в течение в среднем 29 лет. Заболеваемость СН у обследуемых коррелирует с показателем МК на уровне максимального квартиля (более 6,3 мг/дл), повышается в 6 раз по сравнению с обследуемыми с МК на уровне наиболее низкого квартиля (менее 3,4 мг/дл) [3]. В рамках исследования здоровья сердечно-сосудистой системы (Cardiovascular health study) среди пожилых пациентов (старше 65 лет) без СН на момент включения в исследование отмечалось повышение риска развития СН на 30% у лиц с гиперурикемией (исходный уровень МК не менее 6 мг/дл у женщин и не менее 7 мг/дл у мужчин) по сравнению с пациентами без гиперурикемии в течение периода наблюдения длительностью 8,1 года (21% против 18%; ОР=1,30; 95% ДИ 1,05—1,60; p=0,015). Взаимосвязь гиперурикемии и заболеваемости СН была значимой только в подгруппах с нормальной функцией почек, а также у лиц без АГ, приема тиазидовых диуретиков или гиперинсулинемии. Повышение уровня МК на 1 мг/дл было связано с увеличением риска заболеваемости ИБС на 12% (ОР=1,12; 95% ДИ 1,03—1,22; p=0,006) [18].

В ходе метаанализа 28 клинических исследований продемонстрировано повышение риска развития ИБС (ОР=1,65; 95% ДИ 1,41—1,94), смертности от всех причин (ОР=2,15; 95% ДИ 1,64—2,83), смертности от ССЗ (ОР=1,45; 95% ДИ 1,18—1,78) и совокупного показателя смертности или заболеваемости ССЗ (ОР=1,39; 95% ДИ 1,18—1,63) на фоне гиперурикемии у пациентов с СН [19].

Авторы исследования [20] обнаружили, что при повышении уровня МК на 1 мг/мл увеличивает риск развития СН на 19% (ОР=1,19; 95% ДИ 1,17—1,21) и риск смертности от всех причин на 4% (ОР=1,04; 95% ДИ 1,02—1,06). В течение 15 лет наблюдения в рамках Британского регионального исследования заболеваний сердца (3440 мужчин в возрасте 60—79 лет без инфаркта миокарда или СН в анамнезе, как получающих, так и не получающих антигипертензивные препараты) было зарегистрировано 260 случаев развития СН. Повышенный уровень МК в сыворотке крови был связан со значительным увеличением риска развития СН у мужчин, получающих антигипертензивную терапию при отсутствии повышения риска у лиц, не получавших препаратов для контроля АД (p=0,003). Среди мужчин, получавших антигипертензивную терапию, уровень МК более 410 мкмоль/л был связан с увеличением риска развития СН более чем в 2 раза по сравнению с пациентами с МК ниже 350 мкмоль/л после коррекции по образу жизни и имеющимся факторам риска (ОР=2,26; 95% ДИ 1,23—4,15).

В приведенных выше исследованиях доказана высоко значимая связь между повышенным уровнем МК и развитием СН независимо от медикаментозного лечения. Более того, в исследовании было подчеркнуто, что даже при незначительном повышении уровня МК на 1 мг/мл увеличивается риск СН на 19% и риск смертности от всех причин на 4% [20].

Мочевая кислота и фибрилляция предсердий

Результаты нескольких исследований указывают на взаимосвязь повышения уровня МК и риска развития фибрилляции предсердий. В ходе исследования риска развития атеросклероза (ARIC) повышение уровня МК на каждый квартиль относительно исходного уровня было связано с увеличением риска фибрилляции предсердий (ОР=1,16; 95% ДИ 1,06—1,26) [21].

В ходе крупного японского исследования [22], включавшего 285 882 последовательно набранных пациентов, продемонстрирована значимая независимая взаимосвязь уровня МК и риска фибрилляции предсердий со скорректированным ОР 1,19 (95% ДИ 1,14—1,24; p<0,0001) у мужчин и 1,44 (95% ДИ 1,34—1,55; р<0,0001) у женщин. В ходе одномоментных исследований [23] среднее значение уровня МК составляла 6,2 мг/дл (диапазон от 5,4 до 6,4мг/дл) у пациентов с фибрилляцией предсердий по сравнению с 5,1 мг/дл (диапазон от 4,9 до 5,7 мг/дл) у пациентов без фибрилляции предсердий. В когортных исследованиях ОР фибрилляции предсердий составил 1,67 (95% ДИ 1,23—2,27) для лиц с высоким уровнем МК (более 7 мг/дл) по сравнению с обследуемыми с низким уровнем МК.

Представленные результаты исследований по взаимосвязи повышенного уровня МК и риска мерцательной аритмии показали, что повышенный уровень МК достоверно увеличивает риска развития мерцательной аритмии. Существует порог уровня МК — более 7 мг/дл, значимо связанный с риском развития мерцательной аритмии.

Патофизиологические механизмы взаимосвязи сердечно-сосудистых заболеваний и мочевой кислоты

Предполагаемые механизмы участия МК в развитии ССЗ можно разделить на три категории. Во-первых, уровень МК тесно коррелирует практически со всеми известными сердечно-сосудистыми факторами риска развития ССЗ, инсулинорезистентностью, метаболическим синдромом, ожирением, часто сопутствующей ожирению неалкогольной жировой болезнью печени и хронической болезнью почек [24]. Во многих случаях существует тесная взаимосвязь МК и этих состояний, что затрудняет оценку индивидуального вклада каждого из факторов в развитие заболевания. В этом отношении повышенный уровень МК может рассматриваться в качестве сердечно-сосудистого фактора риска заболевания или эпифеномена, сопутствующего имеющимся кардиометаболическим факторам риска (маркеры риска развития ССЗ) [2].

Во-вторых, МК является продуктом активности ксантиноксидазы, которая, в свою очередь, представляет собой один из основных источников активных форм кислорода в организме (АФК). Повышенный уровень МК может быть маркером или последствием повышенной активности ксантиноксидазы и повышенного уровня оксидантного стресса. Ксантиноксидаза сама по себе тесно связана с развитием ССЗ, однако эта взаимосвязь не определяется исключительно образованием АФК и усилением оксидантного стресса. Функционирование ксантиноксидазы тесно связано с другим ферментом, образующим большое количество АФК, — NADPH-оксидазой (АФК, образуемые ксантиноксидазой, активируют NADPH-оксидазу и наоборот) [25].

В-третьих, МК сама по себе способна оказывать широкий спектр негативных воздействий на клеточном уровне и может быть напрямую вовлечена в патогенез развития ССЗ [4].

В целом прооксидантное действие, истощение запасов оксида азота (NO), эндотелиальная дисфункция, провоспалительное действие и стимуляция вазоконстрикторных и пролиферативных сосудистых изменений относятся к наиболее широко рассматриваемым механизмам вовлечения МК в патогенез ССЗ. Тем не менее МК действует в качестве антиоксиданта и играет важную физиологическую роль в защите организма от оксидантного стресса [2].

Возрастные различия и взаимосвязь между мочевой кислотой и факторами, способствующими здоровью сердечно-сосудистой системы

Гиперурикемия чаще встречается у мужчин, чем у женщин. Доля мужчин с гиперурикемией (31,9%) сопоставима с долей мужчин с гиперхолестеринемией с повышенным уровнем ЛПНП (36,5%). В то же время гиперурикемия отмечается у 5,3% женщин. Несмотря на небольшое число женщин с гиперурикемией в популяции, эта группа пациентов заслуживает особого внимания, так как результаты нескольких эпидемиологических исследований указывают, что пороговое значение уровня МК в сыворотке крови, при котором отмечается повышение риска ССЗ, у женщин ниже, чем у мужчин (6,2 и 7,5 мг/дл соответственно) [26].

Результаты исследований указывают на наличие возрастных особенностей взаимосвязи МК и сердечно-сосудистых факторов риска. Так, продемонстрировано отсутствие значимой взаимосвязи между уровнем МК и риском развития АГ у лиц в возрасте старше 60 лет. Также обнаружено, что распространенность идеального АД линейно снижается пропорционально уровню МК в более молодом возрасте (от 20 до 59 лет), в то время как у лиц в возрасте 60 лет и старше не обнаруживается тенденций к изменению распространенности идеального АД в зависимости от уровня МК. Точный механизм возрастных различий по взаимосвязи уровня МК и сердечно-сосудистых факторов риска остается неизученным. Возможно, вышеописанные механизмы становятся менее заметными в более пожилом возрасте на фоне характерных для старения изменений, включающих активацию воспаления и ренин-ангиотензин-альдостероновой системы почек. Другой возможный механизм уменьшения влияния уровня МК может быть связан с тем, что уплотнение аорты является ведущей причиной повышения АД в пожилом возрасте [26, 27].

Современные представления о роли диеты для снижения уровня мочевой кислоты в профилактике гиперурикемии

Считается, что питание является одним из основных факторов, оказывающих влияние на уровень МК в плазме крови. Так, известны пятнадцать различных пищевых продуктов, которые могут оказывать влияние на уровень МК в сыворотке крови. К ним относятся пиво, вино, другие алкогольные напитки, газированные напитки, обезжиренное молоко и мясо (говядина, свинина или баранина), которые способствуют повышению МК; а также продукты, которые способствуют снижению МК, к ним относят сыр, все фрукты, кроме цитрусовых, мясо птицы, картофель, черный хлеб, арахис, маргарин, зерновые злаки в термически необработанном виде и яйца. Однако следует отметить, что каждый из указанных продуктов может объяснять менее 1% вариабельности уровня МК в сыворотке крови. В настоящее время большое внимание уделяется наследственным факторам, на долю которых отводят до 8% вариабельности уровня МК в сыворотке крови [28].

Заключение

Мочевая кислота — конечный продукт метаболизма эндогенных и поступающих с пищей пуриновых соединений у человека, образующийся из ксантина под действием ксантиноксидазы. Существуют многочисленные данные о взаимосвязи гиперурикемии с заболеваемостью и смертностью вследствие ССЗ. В то время как в части исследований уровень МК в сыворотке крови рассматривается в качестве маркера определенных патофизиологических процессов, другие авторы предполагают наличие причинно-следственной связи между уровнем МК в сыворотке крови и ССЗ, рассматривают гиперурикемию в качестве кардиометаболического нарушения. Требуются дальнейшие исследования с целью определения взаимосвязи уровня МК и ССЗ для мощной доказательной базы. Возможно, при проведении диспансеризации и профилактического консультирования врачам следует обращать внимание на повышенный уровень мочевой кислоты и рекомендовать пациентам диспансерное наблюдение из-за повышенного риска развития не только ССЗ, но и других неинфекционных хронических заболеваний.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

14.3 Относительная сила кислот и оснований – Химия 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Оценивать относительную силу кислот и оснований по их константам ионизации
  • Рационализировать тенденции кислотно-щелочной прочности по отношению к молекулярной структуре
  • Выполнение расчетов равновесия для слабых кислотно-щелочных систем

Кислотные и щелочные константы ионизации

Относительная сила кислоты или основания – это степень, в которой они ионизуются при растворении в воде. Если реакция ионизации практически завершена, кислоту или основание называют сильной ; если происходит относительно небольшая ионизация, кислота или основание слабы. Как будет видно из оставшейся части этой главы, слабых кислот и оснований намного больше, чем сильных. Наиболее распространенные сильные кислоты и основания перечислены на рис. 14.6.

Фигура 14,6 Некоторые из распространенных сильных кислот и оснований перечислены здесь.

Относительная сила кислот может быть определена путем измерения их констант равновесия в водных растворах.В растворах одинаковой концентрации более сильные кислоты ионизируются в большей степени и поэтому дают более высокие концентрации ионов гидроксония, чем более слабые кислоты. Константа равновесия для кислоты называется константой ионизации кислоты, K a . Для реакции кислоты HA:

HA(водн.)+h3O(л)⇌h4O+(водн.)+A-(водн.), HA(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн. )+A-(водн.) ,

записывается константа кислотной ионизации

Ka=[h4O+][A-][HA]Ka=[h4O+][A-][HA]

, где концентрации являются равновесными.Хотя вода является реагентом в реакции, она также является и растворителем, поэтому мы не включаем [H 2 O] в уравнение. Чем больше K a кислоты, тем больше концентрация h4O+h4O+ и A по отношению к концентрации неионизированной кислоты HA в равновесной смеси и тем сильнее кислота. Кислота классифицируется как «сильная», когда она подвергается полной ионизации, в этом случае концентрация ГК равна нулю, а константа ионизации кислоты неизмеримо велика ( К a ≈ ∞).Кислоты, которые частично ионизированы, называются «слабыми», и их константы кислотной ионизации могут быть измерены экспериментально. Таблица констант ионизации для слабых кислот приведена в Приложении H.

Чтобы проиллюстрировать эту идею, ниже показаны три уравнения ионизации кислоты и значения K a . Константы ионизации увеличиваются от первого к последнему из перечисленных уравнений, что указывает на увеличение относительной силы кислоты в порядке CH 3 CO 2 H < HNO 2 < HSO4-:HSO4-:

Ch4CO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+Ch4CO2-(водн.)Ka=1.8×10−5Ch4CO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+Ch4CO2−(водн.)Ka=1,8×10−5 HNO2(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+NO2-(водн.)Ka=4,6×10-4HNO2(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+NO2-(водн.)Ka=4,6× 10−4 HSO4-(водн.)+h3O(водн.)⇌h4O+(водн.)+SO42-(водн.)Ka=1,2×10-2HSO4-(водн.)+h3O(водн.)⇌h4O+(водн.)+SO42-(водн.)Ka= 1,2×10−2

Другой мерой силы кислоты является процент ее ионизации. Процент ионизации слабой кислоты определяется по составу равновесной смеси:

% ионизации=[h4O+]экв[HA]0×100% ионизации=[h4O+]экв[HA]0×100

, где числитель эквивалентен концентрации сопряженного основания кислоты (по стехиометрии [A ] = [H 3 O + ]).В отличие от значения K a , процент ионизации слабой кислоты зависит от начальной концентрации кислоты, обычно уменьшаясь по мере увеличения концентрации. Для подтверждения такого поведения можно использовать расчеты равновесия, подобные описанным далее в этой главе.

Пример 14,7

Расчет процента ионизации по pH
Рассчитайте процент ионизации 0,125- М раствора азотистой кислоты (слабая кислота) с рН 2.09.
Решение
Процент ионизации кислоты: [h4O+]экв[HNO2]0×100[h4O+]экв[HNO2]0×100

Преобразование предоставленного pH в молярность иона гидроксония дает

[h4O+]=10-2,09=0,0081M[h4O+]=10-2,09=0,0081M

Подстановка этого значения и заданной начальной концентрации кислоты в уравнение процентной ионизации дает

8,1×10-30,125×100=6,5%8,1×10-30,125×100=6,5%

(Напомним, что приведенное значение pH 2,09 является логарифмическим, поэтому оно содержит только две значащие цифры, что ограничивает достоверность вычисленного процента ионизации.)

Проверьте свои знания
Рассчитайте процент ионизации 0,10- М раствора уксусной кислоты с рН 2,89.

Ссылка на обучение

Просмотр моделирования сильных и слабых кислот и оснований на молекулярном уровне.

Так же, как и для кислот, относительная сила основания отражается величиной его константы ионизации основания ( K b ) в водных растворах. В растворах одинаковой концентрации более сильные основания ионизируются в большей степени и, таким образом, дают более высокие концентрации гидроксид-ионов, чем более слабые основания.Более сильное основание имеет большую константу ионизации, чем более слабое. Для реакции основания B:

B(водн.)+h3O(ж)⇌HB+(водн.)+OH-(водн.), B(водн.)+h3O(ж)⇌HB+(водн.)+OH-(водн.),

константа ионизации записывается как

Kb=[HB+][OH-][B]Kb=[HB+][OH-][B]

Проверка данных для трех слабых оснований, представленных ниже, показывает, что прочность основания увеличивается в ряду NO2- NO2-(водн.)+h3O(ж)⇌HNO2(водн.)+OH-(водн.)Kb=2,17×10-11Ch4CO2-(водн. )+h3O(ж)⇌Ch4CO2H(водн.)+OH-(водн.)Kb= 5.6×10−10Nh4(водн.)+h3O(ж)⇌Nh5+(водн.)+OH−(водн.)Kb=1,8×10−5NO2-(водн.)+h3O(ж)⇌HNO2(водн.)+OH-(водн. )Kb=2,17×10-11Ch4CO2-(водн.)+h3O(ж)⇌Ch4CO2H(водн.)+OH-(водн.)Kb=5,6×10-10Nh4(водн.)+h3O(ж)⇌Nh5+(водн.)+OH −(водн.)Kb=1,8×10−5

Таблица констант ионизации для слабых оснований приведена в Приложении I. Что касается кислот, относительная сила основания также отражается в его проценте ионизации, вычисляемом как

% ионизации = [OH-] экв / [B] 0 × 100% % ионизации = [OH-] экв / [B] 0 × 100%

, но будет варьироваться в зависимости от константы ионизации основания и начальной концентрации раствора.

Относительная сила сопряженных кислотно-основных пар

Кислотно-основная химия Бренстеда-Лоури — перенос протонов; таким образом, логика предполагает связь между относительными силами сопряженных кислотно-основных пар. Сила кислоты или основания количественно определяется ее константой ионизации, K a или K b , которая представляет степень реакции ионизации кислоты или основания. Для сопряженной кислотно-щелочной пары HA / A уравнения равновесия ионизации и выражения для констант ионизации равны

HA(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+A-(водн.)Ka=[h4O+][A-][HA]HA(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+A-( водн.)Ka=[h4O+][A-][HA] A-(водн.)+h3O(л)⇌OH-(водн.)+HA(водн.)Kb=[HA][OH-][A-]A-(водн.)+h3O(ж)⇌OH-(водн.) + HA (водн.) Kb = [HA] [OH-] [A-]

Сложение этих двух химических уравнений дает уравнение автоионизации воды:

HA(водн.)+h3O(л)+A-(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+A-(водн.)+OH-(водн.)+HA(водн.)HA(водн.)+h3O(ж. )+A-(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+A-(водн.)+OH-(водн.)+HA(водн.) 2h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+OH-(водн.)2h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+OH-(водн.)

Как обсуждалось в другой главе, посвященной равновесию, константа равновесия суммированной реакции равна математическому произведению констант равновесия дополнительных реакций, поэтому

Ka×Kb=[h4O+][A−][HA]×[ HA][OH-][A-]=[h4O+][OH-]=KwKa×Kb=[h4O+][A-][HA]×[HA][OH-][A-]=[h4O+][ ОН-] = кВт

Это уравнение устанавливает связь между константами ионизации для любой сопряженной кислотно-основной пары, а именно, их математическое произведение равно ионному произведению воды, K w . Преобразовав это уравнение, становится очевидной взаимосвязь между силами сопряженной кислотно-основной пары:

Ka=Kw/KborKb=Kw/KaKa=Kw/KborKb=Kw/Ka

Обратная пропорциональная зависимость между K a и K b означает, что чем сильнее кислота или основание, тем слабее их сопряженный партнер . На рис. 14.7 показано это соотношение для нескольких сопряженных кислотно-основных пар.

Фигура 14,7 Показаны относительные силы нескольких сопряженных кислотно-основных пар.

Фигура 14,8 На этом рисунке показаны силы сопряженных кислотно-основных пар по отношению к силе воды в качестве эталонного вещества.

Перечень сопряженных кислотно-основных пар, показанный на рис. 14.8, составлен так, чтобы показать относительную силу каждого вида по сравнению с водой, элементы которой выделены в каждой из колонок таблицы. В столбце кислот те вещества, которые перечислены ниже воды, являются более слабыми кислотами, чем вода. Эти виды не подвергаются кислотной ионизации в воде; они не являются кислотами Бренстеда-Лоури.Все перечисленные выше виды воды являются более сильными кислотами, которые в некоторой степени переносят протоны в воду при растворении в водном растворе с образованием ионов гидроксония. Части выше воды, но ниже иона гидроксония представляют собой слабых кислот , подвергающихся частичной кислотной ионизации, где те, что выше иона гидроксония, представляют собой сильных кислот , полностью ионизированных в водном растворе.

Если все эти сильные кислоты полностью ионизированы в воде, то почему в колонке указано, что они различаются по силе, причем азотная кислота является самой слабой, а хлорная – самой сильной? Обратите внимание, что единственным кислотным видом, присутствующим в водном растворе любой сильной кислоты, является H 3 O + ( aq ), что означает, что ион гидроксония является самой сильной кислотой, которая может существовать в воде; любая более сильная кислота будет полностью реагировать с водой с образованием ионов гидроксония. Этот предел кислотной силы растворенных веществ в растворе называется эффектом выравнивания 90–159 90–160 . Чтобы измерить разницу в силе кислот для «сильных» кислот, кислоты должны быть растворены в растворителе, который на менее щелочной, чем вода. В таких растворителях кислоты будут «слабыми», поэтому любые различия в степени их ионизации можно определить. Например, бинарные галогеноводороды HCl, HBr и HI являются сильными кислотами в воде, но слабыми кислотами в этаноле (увеличение силы HCl < HBr < HI).

В правой колонке рис. 14.8 перечислены вещества в порядке возрастания базовой прочности сверху вниз. Следуя той же логике, что и в левой колонке, вещества, перечисленные над водой, являются более слабыми основаниями, поэтому они не подвергаются ионизации основаниями при растворении в воде. Соединения, расположенные между водой и сопряженным с ней основанием, гидроксид-ионом, являются слабыми основаниями, которые частично ионизируются. Перечисленные ниже гидроксид-ионы представляют собой сильные основания, которые полностью ионизируются в воде с образованием гидроксид-ионов (т. э., они выровнены до гидроксида). Сравнение столбцов кислот и оснований в этой таблице подтверждает обратную связь между силой сопряженных кислотно-основных пар. Например, все сопряженные основания сильных кислот (верхняя часть таблицы) имеют незначительную силу. Сильная кислота обладает неизмеримо большим K a , поэтому ее сопряженное основание будет демонстрировать K b , которое практически равно нулю:

сильная кислота:Ka≈∞сопряженное основание:Kb=Kw/Ka=Kw/∞≈0сильная кислота:Ka≈∞сопряженноеоснование:Kb=Kw/Ka=Kw/∞≈0

Аналогичный подход можно использовать для подтверждения наблюдения, что сопряженные кислоты сильных оснований ( K b ≈ ∞) имеют незначительную силу ( K a ≈ 0).

Пример 14,8

Расчет констант ионизации для сопряженных кислотно-основных пар
Используйте K b для нитрит-иона, NO2-,NO2-, чтобы вычислить K a для его сопряженной кислоты.
Раствор
K b для NO2-NO2- приведен в этом разделе как 2,17 ×× 10 −11 . Сопряженная кислота NO2-NO2- представляет собой HNO 2 ; K a для HNO 2 можно рассчитать по соотношению: Ka×Kb=1.0×10−14=KwKa×Kb=1,0×10−14=Kw

Решение для K a дает

Ka=KwKb=1,0×10−142,17×10−11=4,6×10−4Ka=KwKb=1,0×10−142,17×10−11=4,6×10−4

Этот ответ можно проверить, найдя K a для HNO 2 в Приложении H.

Проверьте свои знания
Определите относительную кислотность Nh5+Nh5+ и HCN, сравнив их константы ионизации. Константа ионизации HCN приведена в Приложении H как 4,9 × × 10 −10 .Константа ионизации Nh5+Nh5+ не указана, но константа ионизации его сопряженного основания, NH 3 , указана как 1,8 × × 10 -5 .

Отвечать:

Nh5+Nh5+ является чуть более сильной кислотой ( K a для Nh5+Nh5+ = 5,6 × × 10 −10 ).

Расчеты кислотно-щелочного равновесия

В главе, посвященной химическому равновесию, представлены несколько типов расчетов равновесия и различные математические стратегии, полезные при их выполнении.Эти стратегии обычно полезны для равновесных систем независимо от класса химической реакции, и поэтому их можно эффективно применять к задачам кислотно-щелочного равновесия. В этом разделе представлены несколько примеров упражнений, включающих расчеты равновесия для кислотно-щелочных систем.

Пример 14,9

Определение
K a по равновесным концентрациям Уксусная кислота является основным компонентом уксуса (рис. 14.9), придающим ему кислый вкус.В равновесии раствор содержит [CH 3 CO 2 H] = 0,0787 M и [h4O+]=[Ch4CO2-]=0,00118M. [h4O+]=[Ch4CO2-]=0,00118M. Каково значение K a для уксусной кислоты?

Фигура 14,9 Уксус содержит уксусную кислоту, слабую кислоту. (кредит: модификация работы «HomeSpot HQ»/Flickr)

Решение
Соответствующее уравнение равновесия и его выражение для константы равновесия показаны ниже. Подстановка приведенных равновесных концентраций позволяет прямо рассчитать K a для уксусной кислоты.Ch4CO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+Ch4CO2−(водн.)Ch4CO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+Ch4CO2−(водн.) Ka=[h4O+][Ch4CO2-][Ch4CO2H]=(0,00118)(0,00118)0,0787=1,77×10-5Ka=[h4O+][Ch4CO2-][Ch4CO2H]=(0,00118)(0,00118)0,0787=1,77×10- 5
Проверьте свои знания
Ион HSO4-HSO4-, слабая кислота, используемая в некоторых бытовых чистящих средствах: HSO4-(водн.)+h3O(л)⇌h4O+(водн.)+SO42-(водн.)HSO4-(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+SO42-(водн.)

Чему равна константа ионизации этой слабой кислоты, если равновесная смесь имеет следующий состав: [h4O+][h4O+] = 0. 027 М ; [HSO4-]=0,29М; [HSO4-]=0,29М; и [SO42-]=0,13M?[SO42-]=0,13M?

Отвечать:

K a для HSO4-HSO4- = 1,2 ×× 10 −2

Пример 14.10

Определение
K b по равновесным концентрациям Кофеин, C 8 H 10 N 4 O 2 является слабым основанием. Каково значение K b для кофеина, если раствор в равновесии имеет [C 8 H 10 N 4 O 2 ] = 0.050 M , [C8h20N4O2H+][C8h20N4O2H+] = 5,0 × × 10 −3 M и [OH ] = 2,5 × × 10 −3 M 9 ?
Решение
Соответствующее уравнение равновесия и его выражение для константы равновесия показаны ниже. Замена предоставленных равновесных концентраций позволяет прямо рассчитать K b для кофеина. C8h20N4O2(водн.)+h3O(ж)⇌C8h20N4O2H+(водн.)+OH-(водн.)C8h20N4O2(водн.)+h3O(ж)⇌C8h20N4O2H+(водн.)+OH-(водн.) Kb=[C8h20N4O2H+][OH-][C8h20N4O2]=(5.0×10-3)(2,5×10-3)0,050=2,5×10-4Kb=[C8h20N4O2H+][OH-][C8h20N4O2]=(5,0×10-3)(2,5×10-3)0,050=2,5× 10−4
Проверьте свои знания
Какова константа равновесия ионизации иона HPO42–HPO42–, слабого основания? HPO42-(водн.)+h3O(л)⇌h3PO4-(водн.)+OH-(водн.)HPO42-(водн.)+h3O(ж)⇌h3PO4-(водн.)+OH-(водн.)

, если состав равновесной смеси следующий: [OH ] = 1,3 × × 10 −6 M ; [h3PO4-]=0,042М; [h3PO4-]=0,042М; и [HPO42-]=0,341M?[HPO42-]=0,341M?

Отвечать:

K b для HPO42-=1.6×10-7HPO42-=1,6×10-7

Пример 14.11

Определение
К a или К b по рН pH 0,0516- М раствора азотистой кислоты HNO 2 равен 2,34. Что такое K ? HNO2(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+NO2-(водн.)HNO2(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+NO2-(водн.)
Решение
Представленная концентрация азотистой кислоты представляет собой формальную концентрацию , которая не учитывает никаких химических равновесий, которые могут быть установлены в растворе.Такие концентрации рассматриваются как «начальные» значения для расчетов равновесия с использованием подхода таблицы ICE. Обратите внимание, что начальное значение иона гидроксония указано как приблизительно ноль, потому что присутствует небольшая концентрация H 3 O + (1 × 10 -7 M ) из-за автопротолиза воды. Во многих случаях, таких как все, представленные в этой главе, эта концентрация намного меньше, чем концентрация, создаваемая ионизацией рассматриваемой кислоты (или основания), и ею можно пренебречь.

Приведенное значение pH представляет собой логарифмическую меру концентрации ионов гидроксония в результате кислотной ионизации азотистой кислоты, поэтому оно представляет «равновесное» значение для таблицы ICE:

[h4O+]=10-2,34=0,0046M[h4O+]=10-2,34=0,0046M

Таблица ICE для этой системы тогда

Наконец, рассчитайте значение константы равновесия, используя данные таблицы:

Ka=[h4O+][NO2-][HNO2]=(0,0046)(0,0046)(0,0470)=4,6×10-4Ka=[h4O+][NO2-][HNO2]=(0,0046)(0,0046)(0.0470)=4,6×10−4
Проверьте свои знания.
рН раствора хозяйственного аммиака, 0,950- М раствора NH 3, составляет 11,612. Что такое K b для NH 3 .

Пример 14.12

Расчет равновесных концентраций в слабом растворе кислоты
Муравьиная кислота, HCO 2 H, является одним из раздражителей, вызывающих реакцию организма на укусы и укусы некоторых муравьев (рис. 14.10).

Фигура 14.10 Боль от укусов и укусов некоторых муравьев вызывается муравьиной кислотой.(кредит: Джон Танн)

Какова концентрация иона гидроксония и рН раствора 0,534- М муравьиной кислоты?

HCO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+HCO2-(водн.)Ka=1,8×10-4HCO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+HCO2-(водн.)Ka=1,8× 10−4
Решение

Таблица ICE для этой системы —

.

Подстановка условий равновесной концентрации в выражение K a дает

Ka=1,8×10-4=[h4O+][HCO2-][HCO2H]Ka=1,8×10-4=[h4O+][HCO2-][HCO2H]=(x)(x)0.534−x=1,8×10−4=(x)(x)0,534−x=1,8×10−4


Относительно большая начальная концентрация и небольшая константа равновесия позволяют сделать упрощающее предположение, что x будет намного меньше, чем 0,534, и поэтому уравнение принимает вид
.

Ка=1,8×10-4=х20,534Ка=1,8×10-4=х20,534


Решение уравнения для x дает

x2=0,534×(1,8×10-4)=9,6×10-5×2=0,534×(1,8×10-4)=9,6×10-5x=9,6×10-5x=9,6×10-5=9,8×10 −3М=9,8×10−3М

Чтобы проверить предположение, что x мало по сравнению с 0. 534, его относительную величину можно оценить:

x0,534=9,8×10-30,534=1,8×10-2(1,8% от 0,534)x0,534=9,8×10-30,534=1,8×10-2(1,8% от 0,534)

Поскольку x составляет менее 5% от исходной концентрации, предположение верно.

Как определено в таблице ICE, x равно равновесной концентрации иона гидроксония:

х=[h4O+]=0,0098Mx=[h4O+]=0,0098M

Наконец, pH рассчитывается как

. pH=-log[h4O+]=-log(0,0098)=2,01pH=-log[h4O+]=-log(0.0098)=2,01
Проверьте свои знания
Лишь небольшая часть слабой кислоты ионизируется в водном растворе. Какова процентная ионизация 0,100- М раствора уксусной кислоты, СН 3 СО 2 Н? Ch4CO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+Ch4CO2-(водн.)Ka=1,8×10-5Ch4CO2H(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+Ch4CO2-(водн.)Ka=1,8× 10−5

Отвечать:

процента ионизации = 1,3%

Пример 14.

13
Расчет равновесных концентраций в растворе слабого основания
Найдите концентрацию гидроксид-иона, рОН и рН 0.25- М раствор триметиламина, слабое основание: (Ch4)3N(водн.)+h3O(ж)⇌(Ch4)3NH+(водн.)+OH-(водн.)Kb=6,3×10-5(Ch4)3N(водн.)+h3O(ж)⇌(Ch4)3NH+ (водн.)+OH-(водн.)Kb=6,3×10-5
Решение
Таблица ICE для этой системы —
.


Подстановка условий равновесной концентрации в выражение K b дает

Kb=[(Ch4)3NH+][OH-][(Ch4)3N]=(x)(x)0,25-x=6,3×10-5Kb=[(Ch4)3NH+][OH-][(Ch4) 3N]=(x)(x)0,25−x=6,3×10−5


Предположим, что x << 0.25 и решение для x дает

х=4,0×10-3Mx=4,0×10-3M


Это значение составляет менее 5% от исходной концентрации (0,25), поэтому предположение оправдано.
Как указано в таблице ICE, x соответствует равновесной концентрации гидроксид-иона:
.

[OH-]=~0+x=x=4,0×10-3M[OH-]=~0+x=x=4,0×10-3M=4,0×10-3M=4,0×10-3M


Расчетное значение рОН равно 90 431.

pOH=-log(4,0×10-3)=2,40pOH=-log(4,0×10-3)=2,40


Используя отношение, введенное в предыдущем разделе этой главы:

pH+pOH=pKw=14.00pH+pOH=pKw=14,00


позволяет вычислить pH:

pH=14,00-pOH=14,00-2,40=11,60pH=14,00-pOH=14,00-2,40=11,60
Check Your Learning
Рассчитайте концентрацию ионов гидроксида и процент ионизации 0,0325- M раствора аммиака, слабого основания с K b из 1,76 × × 10 −5 .

В некоторых случаях сила слабой кислоты или основания и их формальная (начальная) концентрация приводят к заметной ионизации.Хотя стратегия ICE по-прежнему эффективна для этих систем, алгебра немного сложнее, потому что нельзя сделать упрощающее предположение о том, что x можно пренебречь. Вычисления такого рода показаны в примере 14.14 ниже.

Пример 14.14

Расчет равновесных концентраций без упрощения предположений
Бисульфат натрия, NaHSO 4 , используется в некоторых бытовых чистящих средствах в качестве источника ионов HSO4-HSO4-, слабой кислоты.Каков рН 0,50- М раствора HSO4-?HSO4-? HSO4-(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+SO42-(водн.)Ka=1,2×10-2HSO4-(водн.)+h3O(ж)⇌h4O+(водн.)+SO42-(водн.)Ka= 1,2×10−2
Решение
Таблица ICE для этой системы —
.


Подстановка условий равновесной концентрации в выражение K a дает

Ka=1,2×10−2=[h4O+][SO42−][HSO4−]=(x)(x)0,50−xKa=1,2×10−2=[h4O+][SO42−][HSO4−]=( х)(х)0,50−х


Если предположить, что x << 0.5, упрощая и решая вышеприведенное уравнение, получаем


Это значение x явно не намного меньше, чем 0,50 M ; скорее это примерно 15% от исходной концентрации:
Когда мы проверяем предположение, мы вычисляем:

x0,50=7,7×10-20,50=0,15(15%)x0,50=7,7×10-20,50=0,15(15%)


Поскольку упрощающее предположение для этой системы неприемлемо, выражение для константы равновесия решается следующим образом:

Ка=1. 2×10−2=(x)(x)0,50−xKa=1,2×10−2=(x)(x)0,50−x


Преобразование этого уравнения дает

6,0×10−3−1,2×10−2x=x26,0×10−3−1,2×10−2x=x2


Запись уравнения в квадратной форме дает

x2+1,2×10−2x−6,0×10−3=0x2+1,2×10−2x−6,0×10−3=0


Решение двух корней этого квадратного уравнения приводит к отрицательному значению, которое можно отбросить как физически нерелевантное, и к положительному значению, равному x . Как определено в таблице ICE, x соответствует концентрации гидроксония.

x=[h4O+]=0,072MpH=-log[h4O+]=-log(0,072)=1,14x=[h4O+]=0,072MpH=-log[h4O+]=-log(0,072)=1,14
Проверьте свои знания
Рассчитайте рН 0,010- М раствора кофеина, слабого основания: C8h20N4O2(водн.)+h3O(ж)⇌C8h20N4O2H+(водн.)+OH-(водн.)Kb=2,5×10-4C8h20N4O2(водн.)+h3O(ж)⇌C8h20N4O2H+(водн.)+OH-(водн.)Kb=2,5× 10−4

Влияние молекулярной структуры на кислотно-основную силу

Бинарные кислоты и основания

В отсутствие какого-либо выравнивающего эффекта кислотная сила бинарных соединений водорода с неметаллами (А) увеличивается по мере того, как прочность связи Н-А уменьшается вниз по группе в периодической таблице. Для группы 17 порядок возрастания кислотности следующий: HF < HCl < HBr < HI. Аналогично, для группы 16 порядок увеличения силы кислоты следующий: H 2 O < H 2 S < H 2 Se < H 2 Te.

В периодической таблице кислотная сила бинарных водородных соединений увеличивается с увеличением электроотрицательности атома неметалла, потому что увеличивается полярность связи H-A. Таким образом, порядок возрастания кислотности (для удаления одного протона) во втором ряду: CH 4 < NH 3 < H 2 O < HF; по третьему ряду SiH 4 < PH 3 < H 2 S < HCl (см. рис. 14.11).

Фигура 14.11 На рисунке показаны тренды сил бинарных кислот и оснований.

Тройные кислоты и основания

Тройные соединения, состоящие из водорода, кислорода и некоторого третьего элемента («Е»), могут быть структурированы, как показано на изображении ниже. В этих соединениях центральный атом E связан с одним или несколькими атомами O, и по крайней мере один из атомов O также связан с атомом H, что соответствует общей молекулярной формуле O m E(OH) n .Эти соединения могут быть кислотными, основными или амфотерными в зависимости от свойств центрального атома Е. Примеры таких соединений включают серную кислоту, O 2 S(OH) 2 , сернистую кислоту, OS(OH) 2 , азотную кислоту, O 2 NOH, хлорную кислоту, O 3 ClOH, алюминий. гидроксид, Al(OH) 3 , гидроксид кальция, Ca(OH) 2 , и гидроксид калия, KOH:

Если центральный атом Е имеет низкую электроотрицательность, его притяжение к электронам слабое.У центрального атома существует небольшая склонность к образованию прочной ковалентной связи с атомом кислорода, и связь между элементом и кислородом разрывается легче, чем связь b между кислородом и водородом. Следовательно, связь и является ионной, ионы гидроксида выделяются в раствор, и материал ведет себя как основание — это имеет место в случае Ca(OH) 2 и KOH. Более низкая электроотрицательность характерна для более металлических элементов; следовательно, металлические элементы образуют ионные гидроксиды, которые по определению являются основными соединениями.

Если, с другой стороны, атом E имеет относительно высокую электроотрицательность, он сильно притягивает электроны, которые он разделяет с атомом кислорода, делая связь a относительно сильно ковалентной. Связь кислород-водород, связь b , при этом ослабляется, поскольку электроны смещаются в сторону E. Связь b полярна и легко выделяет ионы водорода в раствор, поэтому материал ведет себя как кислота. Высокие электроотрицательности характерны для более неметаллических элементов.Таким образом, неметаллические элементы образуют ковалентные соединения, содержащие кислотные группы -ОН, которые называются оксикислотами.

Увеличение степени окисления центрального атома Е также увеличивает кислотность оксикислоты, потому что это увеличивает притяжение Е для электронов, которые он разделяет с кислородом, и тем самым ослабляет связь ОН. Серная кислота, H 2 SO 4 или O 2 S(OH) 2 (со степенью окисления серы +6), более кислая, чем серная кислота, H 2 SO 3 , или OS(OH) 2 (со степенью окисления серы +4).Точно так же азотная кислота HNO 3 или O 2 NOH (степень окисления N = +5) является более кислой, чем азотистая кислота, HNO 2 или ONOH (степень окисления N = +3). В каждой из этих пар степень окисления центрального атома больше у более сильной кислоты (рис. 14.12).

Фигура 14.12 По мере увеличения степени окисления центрального атома Е увеличивается и кислотность.

Гидроксильные соединения элементов с промежуточной электроотрицательностью и относительно высокими степенями окисления (например, элементы, находящиеся вблизи диагональной линии, отделяющей металлы от неметаллов в периодической таблице), обычно амфотерны. Это означает, что гидроксисоединения действуют как кислоты, когда они реагируют с сильными основаниями, и как основания, когда они реагируют с сильными кислотами. Амфотерность гидроксида алюминия, который обычно существует в виде гидрата Al(H 2 O) 3 (OH) 3 , отражается в его растворимости как в сильных кислотах, так и в сильных основаниях. В сильных основаниях относительно нерастворимый гидратированный гидроксид алюминия Al(H 2 O) 3 (OH) 3 превращается в растворимый ион [Al(h3O)2(OH)4]−,[ Al(h3O)2(OH)4]-, по реакции с гидроксид-ионом:

Al(h3O)3(OH)3(водн.)+OH-(водн.)⇌h3O(ж)+[Al(h3O)2(OH)4]-(водн.)Al(h3O)3(OH)3(водн. )+OH-(водн.)⇌h3O(ж)+[Al(h3O)2(OH)4]-(водн.)

В этой реакции протон переходит от одной из связанных с алюминием молекул H 2 O к иону гидроксида в растворе.Таким образом, соединение Al(H 2 O) 3 (OH) 3 в данных условиях действует как кислота. С другой стороны, при растворении в сильных кислотах он превращается в растворимый ион [Al(h3O)6]3+[Al(h3O)6]3+ по реакции с ионом гидроксония:

3h4O+(водн. )+Al(h3O)3(OH)3(водн.)⇌Al(h3O)63+(водн.)+3h3O(л)3h4O+(водн.)+Al(h3O)3(OH)3(водн.)⇌ Al(h3O)63+(водн.)+3h3O(ж)

В этом случае протоны переходят от ионов гидроксония в растворе к Al(H 2 O) 3 (OH) 3 , и соединение действует как основание.

Кислоты и основания — свойства, определяющие силу кислоты

Свойства, определяющие силу кислоты

Самые горячие новые тенденции для кислот

До сих пор мы видели несколько определений кислоты, наиболее популярным из которых является определение Бренстеда-Лоури. это говорит нам о том, что кислота переносит протон. Мы также рассмотрели примеры сильных и слабых кислот и их равновесие в воде. До этого раздела мы могли определить относительную силу кислоты, зная ее константу кислотной диссоциации: чем больше константа кислотной диссоциации, тем сильнее кислота.

В духе того, чтобы все было по-настоящему и честно, наверное, лучше просто запомнить кучу кислот (и оснований), которые мы уже рассмотрели, и сильные они или слабые. Если вы что-то забудете, мы поговорим о свойствах, определяющих силу кислоты, в этом разделе — это может помочь вам, если вы окажетесь в рассоле.

Периодическая таблица — это карта сокровищ химии. Возможно, в нем не спрятан горшок с золотом, но он может помочь вам пройти следующее испытание.Мы будем ссылаться на него в этом руководстве, чтобы помочь предсказать силу кислоты.

Двумя важными предикторами силы кислоты являются сила связи H-A и полярность связи H-A. Оба свойства могут быть сопоставлены с периодической таблицей и следовать определенным тенденциям.

Прочность связи и кислоты

Рассмотрим прочность галогена (группа 7), содержащего кислоты HF, HCl, HBr и HI.

Прочность связи кислоты обычно зависит от размера атома «А»: чем меньше атом «А», тем прочнее связь Н-А.При движении вниз по строке Периодической таблицы (см. рисунок ниже) атомы становятся больше, поэтому прочность связей ослабевает, а это означает, что кислоты становятся сильнее. Для галогенсодержащих кислот, указанных выше, HF имеет самую прочную связь и является самой слабой кислотой. Сильная связь между атомами «H» и «F» более похожего размера не хочет разрываться и позволяет «H» передаваться.

HI, с другой стороны, является очень сильной кислотой. Большой атом «I» подавляет беспомощный маленький «H», и связь H-I очень слаба.Следовательно, HI является отличным переносчиком протонов и чертовски кислотой ( K a ~ 10 9 M).

Полярность связи и кислоты

При сравнении кислот, имеющих атомы «А» в одном ряду, различия в полярности связи более важны для определения силы кислоты. Это связано с тем, что разница в силе связи между атомами, расположенными рядом друг с другом в одном ряду, намного меньше.

Полярность связи во многом определяется разницей электроотрицательностей между двумя атомами, участвующими в связи.Электроотрицательность — это в основном то, насколько атом хочет электронов. Думайте об электроотрицательности как о мере электронного сжатия атома. Да, мы говорим о любви бойз-бэнда. Для связей, в которых участвуют атом, который сильно увлечен электронами, и атом, который просто не чувствует любви электронов, связь имеет тенденцию быть действительно полярной. Электроны отвечают взаимностью на столкновение и идут к атому, который нравится им больше всего. Разве это не мило?

Связь плавиковой кислоты (HF) является полярной, потому что F действительно любит электроны.Давайте сравним это с CH 4 . Углерод находится в том же ряду, что и фтор (см. рисунок выше), но HF является гораздо более сильной кислотой, чем CH 4 . Связи C-H неполярны по сравнению со связью H-F. CH 4 — очень слабая кислота.

Вот еще один класс кислот, сила которых также предсказуема на основании периодической таблицы: оксокислоты. Они имеют общую формулу H n YO m .

Некоторые реальные примеры: H 2 CO 3 , H 2 PO 4 и HNO 3 . Эти кислоты содержат связь ОН, которая диссоциирует с образованием иона гидроксония и сопряженного основания:

( Примечание: В этом разделе, когда мы говорим «атом Y», мы не имеем в виду иттрий. Мы используем Y в качестве заполнителя для элемента.)

Чем сильнее кислота, тем более благоприятна правая сторона равновесия. Чем больше атом Y способен стабилизировать отрицательно заряженный продукт Y-O в правой части равновесия, тем сильнее будет кислота.

Если Y имеет сильное столкновение с электронами (сильно электроотрицательный), он будет счастлив оказаться на правильной стороне равновесия. Это потому, что в молекуле с правой стороны равновесия больше электронов. Несмотря на то, что Y не получает все электроны себе, он все же получает некоторое удовлетворение от того, что знает, что соседний атом кислорода наслаждается ими. Разве это не мило?

В целом, чем более электроотрицательным является атом Y, тем лучше он может стабилизировать продукт Y-O и тем сильнее будет кислота. Ряд гипогалоидной кислоты хорошо справляется со своей задачей, показывая увеличение силы кислоты с увеличением электроотрицательности атома Y (в данном случае атома галогена).

Всякий раз, когда связь O-H ослабевает, кислота становится сильнее. В приведенном выше примере связь O-H ослабляется за счет увеличения электроотрицательности атома Y. Думайте об атоме Y как об электронном пылесосе, который высасывает электроны из связи O-H, чтобы они больше не делились с протоном и не оказывались на молекуле сопряженного основания.Чем сильнее вакуум вытягивает электроны из связи, тем сильнее будет кислота.

Тот же принцип справедлив для кислот, содержащих один и тот же атом Y, но разное количество атомов кислорода. Атомы кислорода также подобны электронным пылесосам. Они ослабляют связь ОН через центральный атом Y и стабилизируют отрицательно заряженный продукт. В результате, чем больше атомов кислорода присоединено к центральному атому Y, тем сильнее кислота H n YO .

Ряд оксокислот хлора иллюстрирует, что мы имеем в виду:

Увеличение числа атомов кислорода, присоединенных к центральному атому, также увеличивает степень окисления центрального атома. Высокие степени окисления центрального атома представляют собой положительный заряд этого атома.

Поскольку противоположные заряды притягиваются, очень положительный центральный атом будет сильнее притягиваться к отрицательному заряду неподеленной пары электронов на соседнем атоме кислорода. Чтобы соседний кислород получил заветную неподеленную пару электронов, он переносит протон и действует как кислота.

Хотя приведенные выше тенденции и примеры будут полезны, вы неизбежно столкнетесь с инопланетными молекулами. Напоминает старый фильм Спилберга. Когда нам нужно сравнить кислотность молекул, которых мы раньше не видели, попытайтесь определить, сколько электронных пылесосов (если они есть) на молекуле. Эти «пылесосные» атомы обычно имеют высокую электроотрицательность, например кислород. Эти атомы стабилизируют неподеленную пару электронов, которая обычно возникает, когда кислота переносит протон.Чем лучше молекула может стабилизировать дополнительные электроны, тем сильнее она будет как кислота.

Полипротонные кислоты

Многие кислоты содержат два или более атомов водорода, способных к ионизации. В угольной кислоте их два, H 2 СО 3 и три в фосфорной кислоте, H 3 ПО 4 . Для любой такой многократной водородной кислоты легче всего удаляется первый водород, а с наибольшим трудом удаляется последний водород.Эти кислоты называются полипротонные (многопротонные) кислоты. Множественные константы ионизации кислоты для каждой кислоты измеряют степень диссоциации последовательных атомов водорода.

В таблице 1 приведены данные по ионизации для четырех серий полипротоновых кислот. Целое число в скобках после названия обозначает, какой водород ионизируется, где (1) — первый и наиболее легко ионизуемый водород.


Помните : Сильнейшие кислоты диссоциируют легче всего.Из девяти кислот, перечисленных в таблице, самой сильной является серная (1) с наибольшей кислотной константой ионизации, а самой слабой — фосфорная (3).

Вот химические уравнения для трех последовательных ионизаций фосфорной кислоты: 

Следовательно, водный раствор фосфорной кислоты содержит все следующие молекулы и ионы в различных концентрациях:

 

Из таблицы констант диссоциации K a для фосфорной кислоты видно, что первая диссоциация намного сильнее второй, примерно в 100 000 раз больше.Это означает, что почти все H 3 O + ( aq ) в растворе происходят из первой стадии диссоциации. Второй и третий этапы добавляют к раствору очень мало H 3 O + ( aq ). Таким образом, раствор фосфорной кислоты будет содержать молекулы H 3 PO 4 в наибольшей концентрации с меньшими и почти равными концентрациями H 3 O + и . Ионы и присутствуют в очень малых концентрациях.

  • Что является основным веществом в растворе сернистой кислоты, H 2 SO 3 , слабой полипротонной кислоты? Перечислите H 2 SO 3 , , , и H + в порядке уменьшения концентрации.

сильные и слабые кислоты

СИЛЬНЫЕ И СЛАБЫЕ КИСЛОТЫ

 

На этой странице объясняются термины «сильный» и «слабый» применительно к кислотам. В рамках этого он определяет и объясняет, что подразумевается под pH, K и и pK и .

Важно не путать слова сильный и слабый с терминами концентрированный и разбавленный .

Как вы увидите ниже, сила кислоты зависит от ее доли, прореагировавшей с водой с образованием ионов. Концентрация говорит вам о том, сколько исходной кислоты растворено в растворе.

Вполне возможно иметь концентрированный раствор слабой кислоты или разбавленный раствор сильной кислоты. Читать дальше . . .

Сильные кислоты

Объяснение термина «сильная кислота»

Мы собираемся использовать определение кислоты Бренстеда-Лоури.


Примечание:   Если вы не знаете, что такое теория кислот Бренстеда-Лоури, вам следует прочитать о теориях кислот и оснований на другой странице этого раздела. Вам не нужно тратить время на чтение о кислотах и ​​основаниях Льюиса для целей данной страницы.

Используйте кнопку НАЗАД в браузере, когда будете готовы вернуться на эту страницу.



Когда кислота растворяется в воде, протон (ион водорода) переносится на молекулу воды с образованием иона гидроксония и отрицательного иона в зависимости от исходной кислоты.

В общем случае . . .

Все эти реакции обратимы, но в некоторых случаях кислота настолько хорошо отдает ионы водорода, что мы можем считать эту реакцию односторонней. Кислота практически на 100% ионизирована.

Например, когда хлороводород растворяется в воде с образованием соляной кислоты, происходит так мало обратной реакции, что мы можем написать:

В любой момент практически 100% хлористого водорода прореагирует с образованием ионов гидроксония и ионов хлора. Хлористый водород описывается как сильная кислота.

Сильная кислота – это кислота, которая практически на 100% ионизирована в растворе.

Другие распространенные сильные кислоты включают серную кислоту и азотную кислоту.

Уравнение ионизации можно найти в упрощенной форме:

Это показывает, что хлористый водород, растворенный в воде, расщепляется с образованием ионов водорода в растворе и ионов хлора в растворе.

Эта версия часто используется в этой работе только для того, чтобы все выглядело проще. Если вы используете его, помните, что на самом деле участвует вода, и что когда вы пишете H + (водн. ) , вы на самом деле имеете в виду ион гидроксония, H 3 O + .


Примечание:   Вы должны выяснить, что предпочитают ваши экзаменаторы. Вы вряд ли найдете это в своей программе, но вам следует просмотреть последние экзаменационные работы и схемы оценок. Если вы сдаете экзамен в Великобритании и у вас нет копий учебного плана и прошлых работ, вы должны их иметь! Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать, как их получить.


Сильные кислоты и рН

рН является мерой концентрации ионов водорода в растворе.Сильные кислоты, такие как соляная кислота, в концентрациях, которые вы обычно используете в лаборатории, имеют pH от 0 до 1. Чем ниже pH, тем выше концентрация ионов водорода в растворе.

Определение pH


Примечание:   Если вас попросят определить pH на экзамене, просто запишите выражение черным цветом. Никогда не пытайтесь определить его словами — это пустая трата времени, и вы можете что-то упустить (например, упомянуть, что концентрация должна быть в моль дм -3 ).В приведенном выше выражении квадратные скобки подразумевают это, поэтому вам не нужно упоминать об этом.


Определение рН сильной кислоты

Допустим, вам нужно было определить рН 0,1 моль дм -3 соляной кислоты. Все, что вам нужно сделать, это определить концентрацию ионов водорода в растворе, а затем использовать калькулятор, чтобы преобразовать ее в pH.

С сильными кислотами это сделать легко.

Соляная кислота — сильная кислота, практически на 100 % ионизированная. Каждый моль HCl реагирует с водой, давая 1 моль ионов водорода и 1 моль ионов хлора

Значит, если концентрация кислоты 0,1 моль дм -3 , то концентрация ионов водорода также равна 0,1 моль дм -3 .

Используйте свой калькулятор, чтобы преобразовать это значение в pH. Мой калькулятор хочет, чтобы я ввел 0,1, а затем нажал кнопку «журнал». Ваш может захотеть, чтобы вы сделали это в другом порядке.Вы должны узнать!

log 10 [0,1] = -1

Но рН = — log 10 [0,1]

— (-1) = 1

pH этой кислоты равен 1.


Примечание:   Если вам нужно больше примеров, чтобы посмотреть и попробовать себя (с приведенными полностью рабочими решениями), вам может быть интересна моя книга по химическим расчетам. Это также включает в себя немного более запутанную проблему преобразования pH обратно в концентрацию ионов водорода.


Слабые кислоты

Объяснение термина «слабая кислота»

Слабая кислота — это кислота, которая не полностью ионизируется при растворении в воде.

Этановая кислота является типичной слабой кислотой. Он реагирует с водой с образованием ионов гидроксония и ионов этаноата, но обратная реакция протекает более успешно, чем прямая. Ионы очень легко реагируют на преобразование кислоты и воды.

В любой момент только около 1% молекул этановой кислоты превратились в ионы.Остальные остаются в виде простых молекул этановой кислоты.

Большинство органических кислот являются слабыми. Фторид водорода (растворяющийся в воде с образованием плавиковой кислоты) — это слабая неорганическая кислота, которую вы можете встретить где угодно.


Примечание:   Если вы заинтересованы в дальнейшем изучении органических кислот, вы найдете их объяснение в другом месте на сайте. Тем не менее, было бы неплохо сначала прочитать остальную часть этой страницы.

Если вы хотите узнать, почему фтористый водород является слабой кислотой, вы можете узнать, перейдя по этой ссылке.

Эти страницы находятся в совершенно разных частях этого сайта. Если вы перейдете по любой из ссылок, используйте кнопку НАЗАД, чтобы вернуться на текущую страницу.



Сравнение сил слабых кислот

Положение равновесия реакции между кислотой и водой варьируется от одной слабой кислоты к другой. Чем левее она лежит, тем слабее кислота.


Примечание:   Если вы не понимаете, что такое положение равновесия, перейдите по этой ссылке, прежде чем двигаться дальше.

Вам также необходимо знать о константах равновесия, K c для гомогенных равновесий. Нет смысла читать дальше эту страницу, если вы этого не сделаете!

Если вы перейдете по любой из ссылок, используйте кнопку НАЗАД, чтобы вернуться на текущую страницу.



Константа диссоциации кислоты, К a

Вы можете получить меру положения равновесия, записав константу равновесия для реакции. Чем ниже значение константы, тем больше положение равновесия смещено влево.

Примером гомогенной реакции является диссоциация (ионизация) кислоты. Все присутствует в одной фазе — в данном случае в растворе в воде. Следовательно, вы можете написать простое выражение для константы равновесия K c .

Вот снова равновесие:

Вы могли бы ожидать, что константа равновесия будет записана как:

Однако, если хорошенько подумать, в этом есть что-то странное.

В конце выражения у вас есть термин для концентрации воды в растворе. Это не проблема, за исключением того, что число будет очень большим по сравнению со всеми остальными числами.

В 1 дм 3 раствора будет около 55 молей воды.


Примечание:   1 моль воды весит 18 г. 1 дм 3 раствора содержит примерно 1000 г воды. Разделите 1000 на 18, чтобы получить примерно 55.


Если у вас была слабая кислота с концентрацией около 1 моль дм -3 , и только около 1% ее прореагировало с водой, количество молей воды уменьшится только примерно на 0,01. Другими словами, если кислота слабая, концентрация воды практически постоянна.

В этом случае нет особого смысла включать его в выражение, как если бы это была переменная. Вместо этого определяется новая константа равновесия, которая не учитывается.Эта новая константа равновесия называется K a .

Вы можете найти выражение K a , записанное по-другому, если вы будете работать с упрощенной версией равновесной реакции:

Это может быть написано с символами состояния или без них.

На самом деле это то же самое, что и предыдущее выражение для K a ! Помните, что хотя мы часто пишем H + для ионов водорода в растворе, на самом деле мы говорим о ионах гидроксония.

Эта вторая версия выражения K a не так точна, как первая, но ваши экзаменаторы вполне могут с ней согласиться. Выяснить!

 

Чтобы взять конкретный общий пример, равновесие диссоциации этановой кислоты правильно записывается как:

Выражение K a :

 

Если вы используете более простую версию равновесия. . .

.. . выражение K a :


Примечание:   Поскольку вы, вероятно, столкнетесь с обеими этими версиями в зависимости от того, где вы прочитали о K a , было бы разумно привыкнуть к любой из них. Однако для целей экзамена используйте то, что, по-видимому, предпочитают ваши экзаменаторы.


В таблице приведены некоторые значения K a для некоторых простых кислот:

кислота K a (моль дм -3 )
плавиковая кислота 5. 6 x 10 -4 -4
Methanoic Coct
1,6 x 10 -4
03 этановая кислота

3

сероводород 8,9 x 10 — 8

Это все слабые кислоты, потому что значения K и очень малы. Они перечислены в порядке убывания силы кислоты — значения K и становятся меньше по мере продвижения вниз по таблице.

Однако, если вы не очень довольны числами, это не сразу видно.Поскольку числа состоят из двух частей, слишком многое нужно быстро обдумать!

Чтобы избежать этого, числа часто преобразуются в новую, более простую форму, называемую pK a .

 

Введение в pK a

pK a имеет такое же отношение к K a , как pH относится к концентрации ионов водорода:

Если вы используете свой калькулятор для всех значений K и в таблице выше и преобразуете их в значения pK и , вы получите:

. 6 x 10 -4
кислота К а (моль дм -3 ) рК а
3.3 3.3
1.6 x 10 -4 3.8
1,7 x 10 -5 4,8
сероводород 8,9 x 10 -8 7,1

Примечание:   Обратите внимание, что в отличие от K a , pK a не имеет единиц измерения.


Обратите внимание, что чем слабее кислота, тем больше значение pK a .Теперь легко увидеть тенденцию к более слабым кислотам по мере продвижения вниз по таблице.

Запомни это:

  • Чем ниже значение pK a , тем сильнее кислота.

  • Чем выше значение pK a , тем слабее кислота.


Примечание:   Если вам нужно знать о K a и pK a , вам, скорее всего, потребуется уметь выполнять с ними вычисления.Вероятно, вам потребуется уметь вычислять рН слабой кислоты по ее концентрации и K по или pK по . Возможно, вам придется обратить это и рассчитать значение для pK a на основе pH и концентрации. Я не могу помочь вам с этими расчетами на этом сайте, но все они подробно описаны в моей книге расчетов по химии.


 
 

Куда бы вы хотели отправиться сейчас?

В меню кислотно-щелочного равновесия .. .

В меню «Физическая химия» . . .

В главное меню . . .

 

© Джим Кларк, 2002 г. (изменено в ноябре 2013 г.)

Таблица химической стойкости пластмасс

= Устойчивость

= Ограниченное сопротивление

= Не устойчив

* Сопротивление также зависит от концентрации, времени и температуры

ВЕЩЕСТВА, КОНЦЕНТРАЦИЯ: МАСОВАЯ %

МАТЕРИАЛ

Уксусная кислота, водный раствор 5%

Уксусная кислота, водный раствор 10%

Кислота уксусная концентрированная

Борная кислота, водный раствор 10%

Кальция хлорид, раствор 10%

Лимонная кислота, водный раствор 10%

Формалин, водный раствор 30%

Муравьиная кислота, водный раствор 10%

Глисантин, водный раствор 40%

Кислота соляная, водный раствор 2%

Кислота соляная, водный раствор 36%

Перекись водорода, водный раствор 0. 5%

Перекись водорода, водный раствор 30%

Сероводород насыщенный

Раствор йода, спиртовой раствор

Кислота молочная, водный раствор 10%

Кислота молочная, водный раствор 90%

Азотная кислота, водный раствор 2%

Щавелевая кислота, водный раствор 10%

Фосфорная кислота, водный раствор 10%

Кислота фосфорная концентрированная

Дихромат калия, водный раствор 10%

Щелок калия, водный 10%

Щелок калия, водный 50%

Пермаганат калия водный раствор 1%

Раствор пиридина 3, водный раствор

Мыльный раствор, водный раствор

Раствор соды, водный раствор 10%

Бисульфит натрия, водный раствор 10%

Карбонат натрия, водный раствор 10%

Хлорид натрия, водный раствор 10%

Нитрат натрия, водный раствор 10%

Серная кислота, водный раствор 2%

Кислота серная концентрированная 98%

Трилон Б, водный раствор 10%

Цинк хлорид, водный раствор 10%

Разница между кислотой и основанием: таблица, свойства, использование

Множество предметов первой необходимости, таких как еда, которую мы едим, моющее мыло, косметика, кулинарные ингредиенты и т. д.можно легко разделить на две группы – кислоты и основания. В зависимости от их основного химического состава , химического состава и свойств мы можем легко разделить различные вещества на эти две категории. Мы знаем, что кислоты более реакционноспособны, чем основания, однако это очень общее различие между ними. Итак, если вы также хотите узнать основную разницу между кислотой и основанием , тогда прочитайте блог! Но перед этим давайте сначала разберемся, что такое кислота и основание.

Что такое кислота?

Вещество или молекула, которые имеют рН менее 7,0 и отдают ионы Н+ (водорода) другим соединениям, называются кислотами. Обычно выделяют следующие типы кислот: сильные кислоты и слабые кислоты. Вот некоторые важные свойства кислот, которые в следующих абзацах помогут вам понять разницу.

  • Большинство кислот находятся в твердом состоянии при комнатной температуре. Муравьиный, этановый и т. д. являются исключениями.
  • Кислоты проводят электричество в воде.
  • Кислоты окрашивают синюю лакмусовую бумагу в красный цвет.
  • Когда кислоты реагируют с основанием или щелочью, они образуют соль и воду 
  • Они разъедают металлы.
Кредиты: Не запоминайте

Типы кислот 

Чтобы подробно понять разницу между кислотой и основанием, важно рассмотреть различные типы кислот, которые обычно доступны. 

  • Сильные кислоты- Кислота, которая полностью диссоциирует свои ионы в воде, известна как сильная кислота.Некоторые из популярных сильных кислот — соляная кислота, азотная кислота, хлорная кислота, бромистоводородная кислота, йодистоводородная кислота, хлорная кислота.
  • Слабые кислоты: Кислоты, которые частично диссоциируют в воде, известны как слабые кислоты. все кислоты, за исключением вышеупомянутых 6 кислот, известны как слабые кислоты.
Кредиты: BodhaGuru

Что такое база?

Молекула или вещество, которое высвобождает ионы гидроксида (ОН-) при взаимодействии с водой, называется основанием.Он имеет значение pH более 7,0, и его распространенные типы: Superbase, Strong Base, Weak Base, Solid Base и т. д. Ниже перечислены некоторые свойства основания, которые помогут вам понять разницу между кислотой и основанием:

  • Основы горькие на вкус.
  • Ионы, диссоциированные из водного раствора основания или расплавленного раствора основания, проводят электричество.
  • Что касается лакмусовой бумажки, то в случае оснований бумажка становится синей, а не красной.
  • Основания вступают в бурную реакцию с кислотами и органическими соединениями, так как являются едкими.
Кредиты: Американское химическое общество

Типы основания

Для лучшего понимания этой темы мы указали ниже основные типы баз- 

  • Сильное основание: Основы, которые полностью диссоциируют свои ионы в воду или в любое другое соединение, которое может удалить протон из любой слабой кислоты, известны как сильные основания. Пример: KOH и NaOH.
  • Слабое основание: Вещества, которые не полностью диссоциируют свои ионы в воду, называются слабыми основаниями.
  • Super Base: Основания такого типа образуются щелочными металлами с сопряженными с ними кислотами и по сравнению с ними лучше, чем сильное основание.
  • Нейтральное основание: Вещества, образующие связь с нейтральной кислотой, называются нейтральными основаниями.
  • Твердое основание- Такие основания используются в реакциях с газообразными кислотами или в анионообменных смолах

Разница между кислотой и основанием

Прежде чем перейти к концепции и свойствам кислот и оснований, давайте разберемся, в чем разница между кислотой и основанием по некоторым параметрам.

.
Категории Кислоты Основания
Концепция Бренстеда-Лоури    Кислоты Льюиса — это вещества, которые принимают пару электронов и всегда будут иметь пустые орбитали Основания Льюиса — это вещества, которые отдают пару электронов и всегда будут иметь неподеленную пару электронов
Концепция Льюиса Кислоты всегда являются донорами протонов Основания являются акцепторами протонов
Концепция Аррениуса В соответствии с этой концепцией кислота при растворении в воде увеличивает концентрацию ионов H+ Основания при растворении в воде увеличивают концентрацию ионов ОН+
Фенолфталеин Индикатор Кислота остается бесцветной. База дает розовый цвет.
Химическая формула Химическая формула кислот начинается с H .

Например, HCl (соляная кислота), HNO₃ (азотная кислота).
Однако есть исключения, такие как Ch4COOH (уксусная кислота)

Основания всегда имеют свою химическую формулу, заканчивающуюся на OH .

Например, KOH (гидроксид калия) и NaOH (гидроксид натрия)

Физические характеристики Дает ощущение жжения
Кислый на вкус
Липкий по своей природе
Без запаха
Горький на вкус
Скользкий по своей природе
Шкала рН Диапазон от 0 до 7 Диапазон от 7 до 14
Лакмусовая бумажка При погружении в базу окрашивает синюю лакмусовую бумагу в красную Красная лакмусовая полоска становится синей при погружении в кислоту
Ионизация Кислоты — это вещества или соединения, которые распадаются в воде с образованием иона водорода (H+). Таким образом, можно сказать, что кислоты образуют ионы гидроксония при ионизации Основания приводят к образованию гидроксильных ионов при ионизации
Реакция с водой Кислоты диссоциируют с выделением свободных ионов водорода (H+) при смешивании с водой Основания диссоциируют с высвобождением свободных гидроксильных ионов (ОН-) при смешивании с водой 
Прочность Варьируется в зависимости от концентрации ионов гидроксония В зависимости от концентрации ионов гидроксида
Использование Газированные напитки, обработка кожи, консерванты, бытовая химия и т.д. Используется в мыле, зубной пасте, лекарствах (особенно в качестве антацида), для нейтрализации кислотности почвы и т. д.
Примеры H₂SO₄ (серная кислота)
HCl (соляная кислота)
H₂CO₃ (угольная кислота)
Nh5OH (гидроксид аммония)
Ca(OH)₂ (гидроксид кальция)
NaOH (гидроксид натрия)

10 научных экспериментов, опередивших свое время

Примеры кислот и оснований

Ниже приведены примеры кислот и оснований: 

Кислоты Основания
Соляная кислота Гидроксид калия (КОН)
Серная кислота Гидроксид натрия (NaOH)
Азотная кислота Гидроксид бария (Ba(OH)2)
Углекислота Гидроксид цезия (CsOH)
Муравьиная кислота Гидроксид стронция (Sr(OH)2)
Лимонная кислота Гидроксид кальция (Ca(Oh3)
Ацетилсалициловая кислота Гидроксид лития (LiOH)

Свойства кислот и оснований
Свойства кислот
  • Кислоты вызывают коррозию
  • Кислоты являются хорошими проводниками электричества
  • Их значения PH всегда равны 7
  • При взаимодействии с металлами эти вещества выделяют газообразный водород
  • Кислоты – вещества с кислым вкусом
Свойства оснований
  • Они имеют мыльную природу
  • Эти вещества выделяют ионы гидроксида при растворении в воде
  • В водных растворах основания действуют как хороший проводник электричества
  • Их значения PH всегда больше 7
  • Горькие на вкус вещества, способные окрашивать красную лакмусовую бумажку в синий цвет

Узнайте о лучших научно-технических курсах мира 

Физические свойства кислот и оснований

Физические свойства кислот и оснований перечислены в таблице ниже: 

Недвижимость Кислоты Основания
Цвет Минеральные кислоты представляют собой бесцветные жидкости, но иногда серная кислота становится желтой из-за примесей. Некоторые органические кислоты представляют собой твердые вещества белого цвета. Основания бесцветны, кроме гидроксидов железа и меди.
Вкус Кислый Горький
Сенсорный экран Скользкий
Растворимость Растворим в воде Некоторые основания растворимы в воде

Химические свойства кислот и оснований
  1. Реакция кислот и оснований с металлами
    h3SO4 + Zn → ZnSO4 +h3
    2NaOH + Zn → Na2ZnO2 + h3
  1. Реакция карбонатов/бикарбонатов металлов с кислотами
    Na2CO3 + HCl (водн.) → 2NaCl (водн.) + h3O (ж.) + CO2
  1. Реакция оксида металла с кислотами
    CuO + 2HCl → CuCl2 + h3
  1. Реакция оксида неметалла с основаниями
    CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + h3O
  1. T he Реакция между кислотами и основаниями
    NaOH + HCl → NaCl + h3O 

Лучшие научные открытия года!

Различия в использовании между кислотой и основанием
Использование кислот

Кислоты используются для множества вещей, таких как: 

  • Используется для уборки бытовых помещений.
  • Используется как растворитель металлов.
  • Используется в промышленных целях, например, серная и азотная кислоты обычно используются в красках, красителях, удобрениях и взрывчатых веществах.
  • Из них делают аккумуляторы для фонариков и автомобилей.
  • В химической промышленности кислоты используются в качестве нейтрализаторов при производстве солей.
  • Они используются для защиты металлов от ржавчины и коррозии с помощью метода, называемого травлением.
Использование подставок

Базы используются для множества вещей, таких как:

  • Основания, такие как гидроксид натрия (NaOH), используются в производстве мыла, искусственного волокна и бумаги.
  • Основания также используются в производстве некоторых лекарств и нефтепереработке, для очистки раковин, печей и канализации.
  • Они используются в зубной пасте, огнетушителе и пищевой соде.
  • Основания, такие как гидроксид кальция (гашеная известь), используются в производстве хлорной извести. Он смешивается с водой и песком для создания раствора, который используется при строительстве зданий.
  • Они также используются для удаления жирных пятен с одежды.

Узнайте о величайших неразгаданных тайнах науки

Кислота против основания: безопасность

Теперь, когда мы разобрались с определением кислот и оснований, важно знать разницу между кислотой и основанием с точки зрения безопасности.учащиеся должны знать, что как сильные, так и слабые кислоты и основания могут нанести вред здоровью и вызвать сильные ожоги кожи и глаз. Таким образом, очень важно действовать с ними с осторожностью. Ниже перечислены некоторые важные моменты, связанные с этим:

  • Сильные кислоты могут иметь рН около 1 или меньше единицы в зависимости от их концентрации. Такие кислоты могут быть чрезвычайно опасны, поскольку они очень реакционноспособны.
  • Сильные основания с pH около 13 или выше используются в качестве отбеливающих порошков.

Разница между

Кислотным и Базовым PPT Кредиты – biologica.edu

Часто задаваемые вопросы Каковы f и различия между кислотой и основанием?

Кислоты имеют кислый вкус, а основания горькие на вкус
Кислота превращает синий лакмус в красный, а основания превращают красный лакмус в синий
Кислота растворима в воде, хотя не все основания растворимы в воде
Химическая формула кислот начинается с H , в то время как база начинается с OH

Назовите 2 факта о кислотах и ​​основаниях?

Кислоты и основания могут нейтрализовать друг друга
Кислоты окрашивают лакмусовую бумагу в красный цвет, а основания — в синий.

Какие жидкости являются основой?

Обычные бытовые химические основания включают аммиак, пищевую соду и Iye.

Как рассчитывается рН?

Для расчета рН водного раствора необходимо знать концентрацию иона гидроксония в молях на литр. Затем PH рассчитывается с использованием выражения: 

.

pH = – log [h4O+]

Назовите несколько примеров базы.

Гидроксид натрия, карбонат кальция и оксид калия являются некоторыми примерами основания.

Что такое индикаторы?

Индикаторы – это вещества, которые изменяют раствор или его цвет из-за изменения уровня pH.

Какой вкус у основы?

Основания имеют сильный вкус и встречаются в меньшем количестве продуктов, чем кислоты. Многие основы скользкие на ощупь, например, мыло. Базы также изменяют цвет индикаторов.

Надеюсь, благодаря этому блогу, в котором говорится о разнице между кислотой и основанием, вы все поняли эту тему.Обратитесь к нашим экспертам Leverage Edu , и они помогут вам в принятии важных решений, таких как выбор потока после 10-го класса.

Незаменимые аминокислоты: таблица, сокращения и структура

Ала-аминокислота

Обнаруженный в белке в 1875 году, аланин составляет 30% остатков в шелке. Его низкая реакционная способность способствует простой удлиненной структуре шелка с небольшим количеством поперечных связей, что придает волокнам прочность, устойчивость к растяжению и гибкость.В биосинтезе белков участвует только l-стереоизомер.

Аминокислота Arg

В организме человека аргинин вырабатывается при переваривании белков. Затем он может быть преобразован в оксид азота в организме человека, химическое вещество, которое, как известно, расслабляет кровеносные сосуды.

Из-за его сосудорасширяющего действия аргинин был предложен для лечения людей с хронической сердечной недостаточностью, высоким уровнем холестерина, нарушением кровообращения и высоким кровяным давлением, хотя исследования в этой области все еще продолжаются.Аргинин также может быть получен синтетическим путем, а родственные аргинину соединения могут использоваться для лечения людей с дисфункцией печени из-за его роли в стимулировании регенерации печени. Хотя аргинин необходим для роста, а не поддержания тела, исследования показали, что аргинин имеет решающее значение для процесса заживления ран, особенно у людей с плохим кровообращением.

Аминокислота Asn

В 1806 году аспарагин был выделен из сока спаржи, что сделало его первой аминокислотой, выделенной из природного источника.Однако только в 1932 году ученым удалось доказать, что аспарагин присутствует в белках. В биосинтезе белков млекопитающих участвует только l-стереоизомер. Аспарагин играет важную роль в удалении токсичного аммиака из организма.

Аминокислота Asp

Обнаруженная в белках в 1868 году, аспарагиновая кислота обычно встречается в животных белках, однако в биосинтезе белков участвует только L-стереоизомер. Растворимость этой аминокислоты в воде способствует присутствию рядом с активными центрами ферментов, таких как пепсин.

Цис-аминокислота

Цистеин особенно богат белками волос, копыт и кератином кожи, он был выделен из мочевого конкремента в 1810 году и из рога в 1899 году. и структура решена в 1903–1904 гг.

Серосодержащая тиоловая группа в боковой цепи цистеина играет ключевую роль в его свойствах, обеспечивая образование дисульфидных мостиков между двумя пептидными цепями (как в случае с инсулином) или образование петель внутри одной цепи, что влияет на конечную структуру белка.Две молекулы цистеина, связанные вместе дисульфидной связью, составляют аминокислоту цистин, которая иногда указывается отдельно в общих списках аминокислот. Цистеин вырабатывается в организме из серина и метионина и присутствует только в L-стереоизомере белков млекопитающих.

Люди с генетическим заболеванием цистинурия неспособны эффективно реабсорбировать цистин в кровь. Следовательно, высокий уровень цистина накапливается в их моче, где он кристаллизуется и образует камни, блокирующие почки и мочевой пузырь.

Аминокислота Gln

Глютамин был впервые выделен из свекольного сока в 1883 году, выделен из белка в 1932 году и впоследствии химически синтезирован в следующем году. Глютамин является наиболее распространенной аминокислотой в нашем организме и выполняет несколько важных функций. В организме человека глютамин синтезируется из глютаминовой кислоты, и этот этап превращения жизненно важен для регулирования уровня токсичного аммиака в организме с образованием мочевины и пуринов.

Глутаминовая кислота

Глутаминовая кислота была выделена из пшеничной клейковины в 1866 году и химически синтезирована в 1890 году.Обычно встречающийся в животных белках, только L-стереоизомер встречается в белках млекопитающих, которые люди могут синтезировать из общего промежуточного соединения α-кетоглутаровой кислоты. Мононатриевая соль l-глутаминовой кислоты, глутамат натрия (MSG), обычно используется в качестве приправы и усилителя вкуса. Карбоксильная боковая цепь глутаминовой кислоты способна действовать как донор и акцептор аммиака, который токсичен для организма, обеспечивая безопасную транспортировку аммиака в печень, где он превращается в мочевину и выводится почками. Свободная глутаминовая кислота также может разлагаться до углекислого газа и воды или превращаться в сахара.


Аминокислота Gly

Глицин был первой аминокислотой, выделенной из белка, в данном случае желатина, и единственной, которая не является оптически активной (нет d- или l-стереоизомеров). ). Структурно самая простая из α-аминокислот, она практически не реагирует при включении в белки. Тем не менее, глицин играет важную роль в биосинтезе аминокислоты серина, кофермента глутатиона, пуринов и гема, жизненно важной части гемоглобина.


Его аминокислота

Гистидин был выделен в 1896 году, а его структура подтверждена химическим синтезом в 1911 году. Гистидин является прямым предшественником гистамина, а также важным источником углерода в синтезе пуринов. При включении в белки боковая цепь гистидина может действовать как акцептор и донор протонов, передавая важные свойства при объединении с ферментами, такими как химотрипсин, и теми, которые участвуют в метаболизме углеводов, белков и нуклеиновых кислот.

Для младенцев гистидин считается незаменимой аминокислотой, взрослые могут в течение короткого времени обходиться без приема пищи, но все же считается незаменимой.


Ile аминокислота

Изолейцин был выделен из свекловичной патоки в 1904 году. Гидрофобная природа боковой цепи изолейцина важна для определения третичной структуры белков, в которые он входит.

Те, кто страдает от редкого наследственного заболевания, называемого болезнью мочи кленового сиропа, имеют неисправный фермент в пути деградации, обычном для изолейцина, лейцина и валина.Без лечения метаболиты накапливаются в моче пациента, вызывая характерный запах, который и дал название этому заболеванию.


Leu аминокислота

Лейцин был выделен из сыра в 1819 году и из мышц и шерсти в кристаллическом состоянии в 1820 году. В 1891 году он был синтезирован в лаборатории.

В белке млекопитающих присутствует только L-стереоизомер, который может расщепляться ферментами организма до более простых соединений. Некоторые ДНК-связывающие белки содержат области, в которых лейцины расположены в конфигурациях, называемых лейциновыми застежками-молниями.


Lys аминокислота

Лизин был впервые выделен из казеина молочного белка в 1889 году, а его структура была установлена ​​в 1902 году. как функционируют гистоны.

Многие зерновые культуры содержат очень мало лизина, что привело к дефициту лизина у некоторых групп населения, которые в значительной степени полагаются на него в пищу, а также у вегетарианцев и людей, придерживающихся диеты с низким содержанием жиров.Следовательно, были предприняты усилия по созданию штаммов кукурузы, богатых лизином.


Метионин

Метионин был выделен из казеина молочного белка в 1922 году, а его структура была определена путем лабораторного синтеза в 1928 году. Метионин является важным источником серы для многих соединений в организме, включая цистеин и таурин. Благодаря содержанию серы метионин помогает предотвратить накопление жира в печени и способствует детоксикации метаболических отходов и токсинов.

Метионин является единственной незаменимой аминокислотой, которая не содержится в значительных количествах соевых бобов и поэтому производится в промышленных масштабах и добавляется во многие продукты из соевой муки.


Phe аминокислота

Фенилаланин был впервые выделен из природного источника (ростки люпина) в 1879 году, а затем химически синтезирован в 1882 году. у людей с наследственной фенилкетонурией (ФКУ) фермент, который выполняет это преобразование, неактивен.Если не лечить, фенилаланин накапливается в крови, вызывая задержку умственного развития у детей. На 10 000 детей, родившихся с этим заболеванием, переход на диету с низким содержанием фенилаланина в раннем возрасте может облегчить последствия.


Про аминокислота

В 1900 году был химически синтезирован пролин. В следующем году он был выделен из молочного белка казеина, и было показано, что его структура осталась прежней. Люди могут синтезировать пролин из глутаминовой кислоты, которая присутствует только в виде l-стереоизомера в белках млекопитающих.Когда пролин встраивается в белки, его особая структура приводит к резким изгибам или перегибам в пептидной цепи, внося большой вклад в окончательную структуру белка. Пролин и его производное гидроксипролин составляют 21% аминокислотных остатков волокнистого белка коллагена, необходимого для соединительной ткани.


Ser аминокислота

Серин был впервые выделен из белка шелка в 1865 году, но его структура не была установлена ​​до 1902 года.Люди могут синтезировать серин из других метаболитов, включая глицин, хотя в белках млекопитающих присутствует только L-стереоизомер. Серин важен для биосинтеза многих метаболитов и часто важен для каталитической функции ферментов, в которые он включен, включая химотрипсин и трипсин.

Нервно-паралитические газы и некоторые инсектициды действуют путем соединения с остатком серина в активном центре ацетилхолинэстеразы, полностью ингибируя фермент. Активность эстеразы необходима для разрушения нейротрансмиттера ацетилхолина, в противном случае накапливается опасно высокий уровень, быстро приводящий к судорогам и смерти.


Thr аминокислота

Треонин был выделен из фибрина в 1935 году и синтезирован в том же году. Только L-стереоизомер появляется в белках млекопитающих, где он относительно нереактивен. Хотя он важен во многих реакциях у бактерий, его метаболическая роль у высших животных, включая человека, остается неясной.


Trp аминокислота

Выделенный из казеина (молочный белок) в 1901 году, структура триптофана была установлена ​​в 1907 году, но в белках млекопитающих присутствует только L-стереоизомер.В кишечнике человека бактерии расщепляют пищевой триптофан, высвобождая такие соединения, как скатол и индол, которые придают фекалиям неприятный запах. Триптофан превращается в витамин B3 (также называемый никотиновой кислотой или ниацином), но с недостаточной скоростью, чтобы поддерживать наше здоровье. Следовательно, мы также должны потреблять витамин B3, а невыполнение этого требования приводит к дефициту, называемому пеллагра.


Tyr аминокислота

В 1846 году тирозин был выделен в результате разложения казеина (белок из сыра), после чего он был синтезирован в лаборатории, а его структура определена в 1883 году.Только представленный в виде l-стереоизомера в белках млекопитающих, люди могут синтезировать тирозин из фенилаланина. Тирозин является важным предшественником гормонов надпочечников адреналина и норадреналина, гормонов щитовидной железы, включая тироксин, а также пигмента меланина для волос и кожи. В ферментах остатки тирозина часто связаны с активными центрами, изменение которых может изменить специфичность фермента или полностью уничтожить активность.

Страдающие серьезным генетическим заболеванием фенилкетонурия (ФКУ) неспособны преобразовывать фенилаланин в тирозин, в то время как у пациентов с алкаптонурией нарушен метаболизм тирозина, из-за чего выделяется моча, которая темнеет на воздухе.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.