第2章 水、酸鹼與緩衝溶液 目 錄 結束放映
水是生物體的重要成份。水不但為細胞生化反應提供良好的介質intermediate)，有時還會參與細胞代謝反應。 水的許多性質也在生物體內發揮極重要的影響。
2.1水的性質 一、物理性質
1.比熱 2.汽化熱 3.熔解熱(融化熱) 二、密度 三、極性 所謂極素係指電子在 一個電子在一個化學鍵兩端的原子冒分配的不均衛性。有些原子(如氧、氮、氟)對電子具有較強的吸引力(稱為電負性(electronegativity))。
2.2 非共價作用力 在生化反應或生物分子結構中，非共價作用力扮演著重要的角色，相對於一般共價鍵結，非共價作用力是分子間一些可逆性的相互作用力。 1.氫鍵(hydrogen bonds)：當氫原子與一個陰 電性極強的原子(如F、O、N)以共價結合後， 還可與第二個強陰電性原子相互吸引形另一個 弱鍵，稱之為氫鍵。
2.離子鍵(ionic bonds)：又稱為鹽鍵(salt linkage)。 3.凡得瓦力(Van der Waal’s forces)：凡得瓦 力是原子、基團或分子之間一種弱相互作用。 4.厭水作用(hydrophobic bonds)
2.3 酸與鹼 一、水的解離 水的解離方程式及其平衡常數(equilibrium constant,Keq)為： 水的濃度等於1公升純水中的莫耳數，即1000/18=55.5mol/L，在25OC，水的解離非常微弱，H+和OH-的濃度十分低，為1×10-7mol/L。 在25OC時，從水的電導度可測定Keq為1×10-7mol/L。
用符號Kw代表乘積55.5Keq，得： Kw=1×10-14=[H+][0H-] 表示KW為水的離子積(ion product) 二、酸鹼的解離 (一)Henderson-Hasselbalch方式 酸鹼反應中，酸是經過解離(dissciation)後能提供質子(氫離子)的一類物質，而鹼則是經過解離後能接受質子的一類物質。 酸的強度是指酸在水中解離所釋放出的氫離子量，通常用解離常數(dissociation constant,Ka)來表示。
pH定義為氫離子活度(1/[H+])的負對數。
此式稱為Henderson-Hasselbalch方程式。式中pKa稱為解離指數(dissociation index)，為解離常數的負對數。但實際上用pKa來表示酸鹼的解離強度比Ka更方便，所以習慣上將pKa也稱為解離常數，pKa 值越小(Ka值越大)，表示酸性越強。
(二)酸鹼度(pH) pH是生物體內各種體液的重要緎質之一，不同組織液其pH值有所不同(表2-2)。
2.4 緩衝溶液 當酸或鹼加入弱酸與其共軛鹽，或弱鹼與其共軛鹽所構成力溶液中時，其pH值產生極小的變化，此種溶液稱為緩衝溶液(buffer solution)。 一個緩衝溶液之緩衝能力取決於兩個因素： 1.緩衝成分之莫耳濃度：一緩衝溶液的濃度為弱 酸及其共軛鹼濃度之和。 2.弱酸濃度與其共軛鹼濃度之比例：當二者濃度 相等時，該緩衝液具有最大的吸收H+或OH的 能力。
2.5 生物體的緩衝系統 生物體代縛活動大都由酵素所推動，這些活動均受到氫離子濃度的影響，有機體必須透過一套調節機制，維持體內pH值的相對恒定。 血液的酸鹼廦衝在體液酸鹼平衝中具有重要的意義。血液緩衝系統具有多元化形式，主要分為血漿緩衝系統和紅血球緩刪系統兩種。
一、血將緩衝系統 血漿緩衝系統是以碳酸氫鹽緩衝系統為主， 在碳酸氫鹽緩衝系統中，NaHCO3有中和、固定酸的作用，而H2C03則有中和鹼的作用。
二、紅血球緩衝系統 紅血球緩衝系統則是以血紅素及氧合血紅素(oxyhemoglobin)緩衝總統最為重要。