Bài giảng: Cân bằng Axit-Bazo

CÂN BẰNG ACID - BASE
Cân bằng acid - base (A- B) là điều kiện quan trọng cho hoạt động chức
năng của cơ thể. Cân bằng A- B nội nôi luôn luôn bị phá vỡ do các sản phẩm
chuyển hoá của tế bào, do các sản phẩm đưa từ ngoài vào cơ thể.
I. MỘT SỐ KHÁI NIỆM CHUNG
1. Khái niệm về pH
Cân bằng A -B của một dịch thể dược xác định bằng nồng độ H
+
và OH
-
.
Nước tinh khiết, tích nồng độ H
+
và OH
-
là hằng định (là hằng số K
w
). Hằng số K
w
đối với nước tinh khiết là 1 x 10
-14
. Như vậy trong nước tinh khiết nồng độ H
+
=
nồng độ OH
-
= 1x 10
-7
mol/l. Vì K
w
là một hằng số nên khi nồng độ H

+
tăng thì
nồng độ OH
-
giảm.
Nếu nồng độ H
+
dd > nồng độ H
+
nước tinh khiết: dd acid (và ngược lại).
Nếu nồng độ H
+
dd = nồng độ H
+
nước tinh khiết: dd trung tính.
Để đơn giản, nồng độ H
+
được xác định bằng log âm của nó và gọi là pH:
pH = - log
H
[ H
+
].
Nước tinh khiết có pH = - log10
-7
= 7.
Dung dịch có pH = 7: dung dịch trung tính.
pH > 7: dd base.
pH < 7: dd acid.
pH máu động mạch = 7,40; máu tĩnh mạch = 7,38; pH máu < 7,38: acid; pH

máu > 7,42: base.
2. Hệ đệm và phương trình Henderson - Hasselbalch.
Hệ đệm tồn tại trong dịch, duy trì pH của dịch thể ở trạng thái cân bằng
(hằng định tương đối) khi dung dịch đó có sự thay đổi nồng độ H
+
hoặc OH
-
.
Hệ đệm gồm 2 phần: hoặc base yếu và muối của acid mạnh (NH
4
OH,
NH
4
Cl) hoặc acid yếu và muối của base mạnh (H
2
CO
3
, NaHCO
3
).
Phương trình Henderson - Hasselbalch:
[A
-
] (anion chất đệm)
pH = pK + log ; (pK là hằng số phân ly của acid.)
[AH] (chất đệm)
Mỗi hệ đệm có pK khác nhau. pK của hệ đệm bicarbonat là 6,1, của hệ đệm
phosphat là 6,8...
II. CÂN BẰNG ACID - BASE TRONG CƠ THỂ
2.1. pH của cơ thể

Bình thường pH của cơ thể được xác định bởi trạng thái của hệ đệm
bicarbonat theo phương trình Hendersen-Hasscelbalch, như sau:
[ HCO
3
-
]
pH = pK H
2
CO
3
+ log
[H
2
CO
3
]
Ở nhiệt độ cơ thể, pK H
2
CO
3
= 6,1. Trong cơ thể H
2
CO
3
luôn ở trạng thái:
CO
2
H
2
CO

3
H
+
+ HCO
3
-
.
Thực tế trong các dịch thể, H
2
CO
3
luôn phân li thành H
2
O và CO
2
hoà tan.
Mà lượng CO
2
hoà tan tỉ lệ thuận với phân áp CO
2
(PaCO
2
), nên phương trình trên
có thể viết dưói dạng sau :
[ HCO
3
-
]
pH = 6,1 + log ; (0,03 là hệ số hoà tan của CO
2

).
0,03 x P
a
CO
2
Trung bình hàm lượng HCO
3
-
huyết tương là 24mmol/l, PaCO
2
là 40mmHg
nên có CO
2
hoà tan là 1,2 mmol/l. Tỷ lệ HCO
3
-
/CO
2
là 20 và log 20 = 1,3 , nên ta
có pH máu = 7,4.
- Khi nồng độ của HCO
3
-
tăng lên, pH sẽ tăng và gọi là nhiễm kiềm.
- Khi nồng độ của CO
2
hoà tan tăng lên thì pH sẽ giảm và gọi là nhiễm toan.
Thực tế pH của các dịch cơ thể trong điều kiện bình thường giao động từ
7,35 -7,45. Khi pH< 7,35 gọi là nhiễm toan (acidosis) và pH >7,45 gọi là nhiễm
kiềm (alcalosis). Giới hạn pH mà cơ thể có thể chịu đựng được là từ 6,8 đến 8,0

(thường là từ 7,0 đến 7,7).
Hàng ngày, cân bằng acid base của cơ thể luôn chịu hai loại tác động:
- Chuyển hoá chất ở tế bào tạo ra khoảng 13.000mmol CO
2
, chất này sẽ tạo
thành H
2
CO
3
và sinh ra nhiều H
+
.
- Các quá trình chuyển hoá trung gian và thức ăn cũng thường xuyên tạo ra
nhiều acid cố định, từ đó sinh ra nhiều H
+
.
Song pH của cơ thể luôn được duy trì ở mức ổn định là nhờ hoạt động của
các hệ đệm, của bộ máy hô hấp và của thận.
2.2. Các hệ đệm trong cơ thể và vai trũ .
* Hệ đệm bicarbonat (H
2
CO
3
/ HCO
3
-
):
Hệ đệm bicarbonat là hệ đệm quan trọng nhất của máu và dịch ngoại bào
chiếm 53% dung tích đệm. Thành phần của hệ đệm bicarbonat gồm: acid carbonic
(H

2
CO
3
) và muối base của nó là anion bicarbonat (HCO
3
-
).
-Khi có một acid mạnh (ví dụ HCl) vào dịch thể, sẽ có phản ứng:
HCl + NaCO
3
→ H
2
CO
3
+ NaCl.
Như vậy, HCl là acid mạnh được thay thế bởi H
2
CO
3
là một acid yếu rất khó
phân li. H
2
CO
3
sẽ phân li thành H
2
O và CO
2
. CO
2

được đào thải qua phổi, do đó
pH của dịch thể giảm rất ít.
- Khi có một kiềm mạnh (ví dụ NaOH) vào dịch thể, sẽ có phản ứng:
NaOH + H
2
CO
3
→ NaHCO
3
+H
2
O.
NaOH được thay thế bởi NaHCO
3
là một kiềm yếu, do đó pH của dịch thể
tăng lên rất ít và sau đó số kiềm dư này sẽ được thận đào thải ra ngoài.
Bình thường pH của dịch ngoại bào là 7,4 ; pK của hệ đệm là 6,1 tức tỷ lệ
của HCO
3
-
/CO
2
là 20 do đó khả năng đệm của hệ bicarbonat là yếu, nó không có
khả năng đệm tối đa.
Khi tất cả khí CO
2
được chuyển thành HCO
3
-
hoặc ngược lại, tất cả HCO

3
-
được chuyển thành CO
2
thì hệ thống này không còn khả năng đệm nữa.
Tuy nhiên hệ đệm bicarbonat là hệ đệm quan trọng nhất của cơ thể vì các
chất của hệ đệm này luôn được điều chỉnh bởi phổi (CO
2
) và thận (HCO
3
-
). Tốc độ
điều chỉnh pH của hệ đệm rất nhanh, chỉ trong vài phần của giây.
* Hệ đệm phosphat (vô cơ và hữu cơ): NaH
2
PO
4
/ Na
2
HPO
4
Khi có acid mạnh: Na
2
HPO
4
+ HCl → NaH
2
PO
4
+ NaCl

Khi có base mạnh: NaH
2
PO
4
+ NaOH → Na
2
HPO
4
+ H
2
O
Đây cũng là một hệ quan trọng nhưng không lớn vì hàm lượng phosphat
máu thấp (2mEq/l).
*Hệ đệm protein. Phân tử protein vừa có nhóm - NH
2
, vừa có nhóm
- COOH. Trong môi trường acid: R - NH
2
+ H
+
→ R - NH
3
+
.
Trong môi trường base: R- COOH + OH
-
→ R - COO
-
+ H
2

O.
Hệ đệm này chiếm khoảng 7% dung tích đệm.
*Hệ đệm Hb: là hệ đệm quan trọng nhất của hồng cầu. Khi pH máu bình
thường nó chiếm 75% dung tích đệm. Nhưng khi có acid hoặc kiềm mạnh vào cơ
thể, nó chỉ còn chiếm 35% dung tích đệm.
Hệ này gồm HHb và HHbCO
2

(acid yếu); KHb và KHbO
2
(muối của chúng).
Vai trò của hệ đệm Hb rất quan trọng trong quá trình trao đổi khí (xem hình vẽ).
Ở mô: Hb thực hiện chức năng của một base vì nó kết hợp được với CO
2
và
H
+
(ngăn ngừa acid hoá). Ở phổi Hb thực hiện chức năng của acid yếu (ngăn ngừa
kiềm hoá).
2. 3. Vai trò chung của hệ đệm.
Hệ đệm điều hoà cân bằng acid - base. Người ta thường chia hệ đệm máu và
các dịch thể thành 2 loại: hệ đệm bicarbonat: HCO
3
-
/ H
2
CO
3
và hệ đệm ngoài
bicarbonat: Buf

-
/ Buf-H. Bình thường hệ đệm Hb có vai trò đệm mạnh nhất,
nhưng khi có acid hoặc base mạnh vào cơ thể thì hệ đệm bicarbinat lại có vai trò
mạnh nhất.
- Khi có một acid mạnh vào cơ thể, trước hết phần base của hệ đệm → trung
hoà acid, trong đó HCO
3
-
kết hợp 53%, phần còn lại thuộc anion của các hệ đệm
khác.
+ HCO
3
-
→ H
2
CO
3
→ CO
2
+ H
2
O
AH → A
-
+ H
+

+ Buf
-
→ Buf - H

CO
2
: thải ra ngoài theo phổi.
Trong các phản ứng trên → HCO
3
-
bị giảm → thận phải giữ lại kiềm → tái
tạo lại chất đệm.
- Khi có base mạnh vào cơ thể, chúng sẽ được H
2
CO
3
và các acid yếu của hệ
đệm khác trung hoà.
+ H
2
CO
3
→ HCO
3
-
+ H
2
O
BOH → B
+
+ OH
-

+ Buf - H → Buf

-
+ H
2
O
Phản ứng trên → tăng anion hệ đệm → kiềm dư bị thải ra theo thận.
Các hệ đệm của máu và mô có khả năng tác động mạnh với acid hơn là với
base. Ví dụ: để đưa pH về kiềm phải đưa vào máu NaOH: 40-70lần, còn chuyển
pH về acid cần đưa vào máu HCl: 300- 350 lần lớn hơn khi đưa chúng vào nước
tinh khiết.
Các muối kiềm của các acid có ở trong máu tạo nên hệ thống dự trữ kiềm.
Mức độ dự trữ kiềm được xác định: số ml CO
2
được giải phóng từ 100 ml máu khi
phân áp CO
2
là 40mmHg (tương đương pACO
2
). Bình thương dự trữ kiềm là: 50 -
70 thể tích %.
3. Vai trò của hô hấp
* Phần áp CO
2
động mạch.