Ph 8 каква среда. Водороден експонент (рН-фактор). pH стойност на кръвта

Водороден индикатор - pH е мярка за активност (в случай на разредени разтвори, отразява концентрацията) на водородните йони в разтвора, изразяваща количествено неговата киселинност, изчислена като отрицателен (взет с обратния знак) десетичен логаритъм на активността на водородни йони, изразени в молове на литър.

pН = - lg

Тази концепция е въведена през 1909 г. от датския химик Сьоренсен. Индикаторът се нарича pH, според първите букви на латинските думи potentia hydrogeni - силата на водорода, или pondus hydrogenii - теглото на водорода.

Обратната стойност на pH е малко по-малко разпространена - индикаторът за основност на разтвора, pOH, равен на отрицателния десетичен логаритъм на концентрацията в разтвора на OH йони:

рОН = - lg

В чиста вода при 25 ° C концентрациите на водородни йони () и хидроксидни йони () са еднакви и възлизат на 10 -7 mol / l, това директно следва от константата на автопротолиза на водата K w, която иначе се нарича йонният продукт на водата:

К w = · = 10 –14 [mol 2 / l 2] (при 25 ° C)

рН + рОН = 14

Когато концентрациите на двата вида йони в разтвора са еднакви, се казва, че разтворът има неутрална реакция. При добавяне на киселина към водата концентрацията на водородните йони се увеличава и концентрацията на хидроксидните йони, съответно, намалява; когато се добави основа, напротив, съдържанието на хидроксидни йони се увеличава и концентрацията на водородните йони намалява. Когато> казват, че разтворът е кисел, а когато> - алкален.

Определяне на pH

Няколко метода са широко използвани за определяне на pH стойността на разтворите.

1) Стойността на pH може да бъде оценена приблизително с помощта на индикатори, точно измерена с pH метър или определена аналитично чрез провеждане на киселинно-алкално титруване.

За груба оценка на концентрацията на водородни йони широко се използват киселинно-основни индикатори - органични багрилни вещества, чийто цвят зависи от pH на средата. Най-известните индикатори включват лакмус, фенолфталеин, метилоранж (метилоранж) и др. Индикаторите могат да съществуват в две различно оцветени форми - киселинни или основни. Промяната на цвета на всеки индикатор се случва в неговия собствен диапазон на киселинност, обикновено 1-2 единици (вижте таблица 1, урок 2).

За разширяване на работния диапазон на измерване на pH се използва така нареченият универсален индикатор, който представлява смес от няколко индикатора. Универсалният индикатор последователно променя цвета си от червено през жълто, зелено, синьо до виолетово при преминаване от кисела област към алкална. Определянето на pH чрез индикаторен метод е трудно за мътни или оцветени разтвори.

2) Аналитичният обемен метод - киселинно-алкално титруване - също дава точни резултати за определяне на общата киселинност на разтворите. Към изпитвания разтвор на капки се добавя разтвор с известна концентрация (титрант). Когато се смесят, настъпва химическа реакция. Точката на еквивалентност - моментът, в който титрантът е точно достатъчен за пълно завършване на реакцията - се фиксира с помощта на индикатор. Освен това, като се знае концентрацията и обема на добавения разтвор на титрант, се изчислява общата киселинност на разтвора.

Киселинността на средата е важна за много химични процеси и възможността за възникване или резултат от определена реакция често зависи от pH на средата. За поддържане на определена стойност на pH в реакционната система по време на лабораторни изследвания или в производството се използват буферни разтвори, които позволяват поддържане на почти постоянна стойност на pH при разреждане или при добавяне на малки количества киселина или алкали към разтвора.

pH се използва широко за характеризиране на киселинно-основните свойства на различни биологични среди (Таблица 2).

Киселинността на реакционната среда е от особено значение за биохимичните реакции, протичащи в живите системи. Концентрацията на водородни йони в разтвор често влияе върху физикохимичните свойства и биологичната активност на протеините и нуклеиновите киселини, следователно за нормалното функциониране на организма поддържането на киселинно-алкална хомеостаза е задача от изключително значение. Динамичното поддържане на оптималното pH на биологичните течности се постига чрез действието на буферни системи.

3) Използването на специално устройство - pH метър - ви позволява да измервате pH в по-широк диапазон и по-точно (до 0,01 pH единици), отколкото използването на индикатори, е удобно и високоточно, ви позволява да измервате pH на непрозрачния и цветни разтвори и следователно широко използвани.

pH метър се използва за измерване на концентрацията на водородни йони (pH) в разтвори, питейна вода, хранителни продукти и суровини, обекти на околната среда и производствени системи за непрекъснат мониторинг на технологични процеси, включително в агресивни среди.

pH метърът е незаменим за хардуерен мониторинг на pH на разтворите за разделяне на уран и плутоний, когато изискванията за правилни показания на оборудването без неговото калибриране са изключително високи.

Устройството може да се използва в стационарни и мобилни лаборатории, включително полеви лаборатории, както и клинично-диагностични, криминалистични, изследователски, производствени, включително месната и млечната и хлебната промишленост.

Напоследък рН метри намират широко приложение и в аквариуми, контрол на качеството на водата в домашни условия, селското стопанство (особено в хидропониката), както и за мониторинг на здравната диагностика.

Таблица 2. Стойности на pH за някои биологични системи и други разтвори

Водороден експонент, рН(лат. стрondus Hydrogenii- "тегло на водорода", произнася се "Pe пепел") Е мярка за активността (в силно разредени разтвори е еквивалентна на концентрацията) на водородните йони в разтвора, която количествено изразява неговата киселинност. Равен по модул и противоположен по знак на десетичния логаритъм на активността на водородните йони, който се изразява в молове на литър:

История на pH.

Концепция pH стойноствъведен от датския химик Сьоренсен през 1909 г. Индикаторът се нарича рН (по първите букви на латинските думи potentia hydrogen- силата на водорода, или pondus hydrogenе теглото на водорода). В химията чрез комбиниране pXобикновено означават стойност, която е LG X, и писмото Хв този случай се обозначава концентрацията на водородни йони ( H +), или по-скоро термодинамичната активност на хидрониеви йони.

Уравнения, свързващи pH и pOH.

Извеждане на стойността на pH.

В чиста вода при 25 ° C концентрацията на водородни йони ([ H +]) и хидроксидни йони ([ ох-]) са еднакви и равни на 10 −7 mol / l, това ясно следва от определението на йонния продукт на водата, равен на [ H +] · [ ох-] и е равно на 10 −14 mol² / l² (при 25 ° C).

Ако концентрациите на два вида йони в разтвор са еднакви, тогава се казва, че разтворът има неутрална реакция. Когато киселина се добави към вода, концентрацията на водородните йони се увеличава и концентрацията на хидроксидните йони намалява; когато се добави основа, напротив, съдържанието на хидроксидни йони се увеличава и концентрацията на водородните йони намалява. Кога [ H +] > [ох-] се казва, че разтворът се оказва кисел, а когато [ ох − ] > [H +] - алкална.

За да бъде по-удобно за представяне, за да се отървем от отрицателния показател, вместо концентрациите на водородните йони се използва техният десетичен логаритъм, който се взема с обратния знак, който е водородната степен - рН.

Индексът на основност на разтвора на pOH.

Обратното е малко по-малко популярно. рНстойност - индекс на основност на разтвора, рОН, което е равно на десетичния логаритъм (отрицателен) на концентрацията в йонния разтвор ох − :

както във всеки воден разтвор при 25 ° C, което означава при тази температура:

PH стойности в разтвори с различна киселинност.

Противно на общоприетото схващане рНможе да се променя с изключение на интервала 0 - 14, може също да надхвърли тези граници. Например, при концентрация на водородни йони [ H +] = 10 −15 mol / l, рН= 15, при концентрация на хидроксидни йони 10 mol / l рОН = −1 .

Защото при 25 ° C (стандартни условия) [ H +] [ох − ] = 10 −14 , ясно е, че при такава температура рН + рОН = 14.

Защото в киселинни разтвори [ H +]> 10 −7, което означава, че в киселинни разтвори рН < 7, соответственно, у щелочных растворов рН > 7 , рНнеутрални разтвори е равно на 7. При по-високи температури константата на електролитната дисоциация на водата се увеличава, което означава, че йонният продукт на водата се увеличава, тогава неутралното ще бъде рН= 7 (което съответства на едновременно повишени концентрации като H +и ох-); с понижаване на температурата, напротив, неутрално рНсе увеличава.

Методи за определяне на pH стойността.

Има няколко метода за определяне на стойността рНрешения. Стойността на pH се оценява приблизително с помощта на индикатори, точно измерени с помощта рН-метър или определяне аналитично, като се извършва киселинно-алкално титруване.

За груба оценка на концентрацията на водородни йони често се използва киселинно-алкални индикатори- органични вещества-багрила, чийто цвят зависи от рНсряда. Най-популярните индикатори: лакмус, фенолфталеин, метилоранж (метилоранж) и др. Индикаторите могат да бъдат в 2 различни оцветени форми - в киселинна или основна. Промяната на цвета на всички индикатори се случва в техния диапазон на киселинност, често съставляващ 1-2 единици.
За увеличаване на работния интервал на измерване рНПриложи универсален индикаторкоето е смесица от няколко индикатора. Универсалният индикатор последователно променя цвета си от червено през жълто, зелено, синьо до виолетово при преминаване от кисела област към алкална. Определения рНиндикаторният метод е труден за мътни или оцветени разтвори.
Приложение на специално устройство - рН-метър - дава възможност за измерване рНв по-широк диапазон и по-точно (до 0,01 единици рН), отколкото използването на индикатори. Метод на йонометрично определяне рН въз основа на измерване на ЕМП на галванична верига с миливолтметър-йонометър, който включва стъклен електрод, чийто потенциал зависи от концентрацията на йони H +в околното решение. Методът има висока точност и удобство, особено след калибриране на индикаторния електрод в избрания диапазон. рНкоето дава за мярка рНнепрозрачни и цветни разтвори и затова често се използва.
Аналитичен обемен метод — киселинно-алкално титруване- също така дава точни резултати за определяне на киселинността на разтворите. Разтвор с известна концентрация (титрант) се добавя на капки към изследвания разтвор. Когато се смесят, настъпва химическа реакция. Точката на еквивалентност - моментът, в който титрантът е достатъчен за пълното завършване на реакцията - се фиксира с помощта на индикатор. След това, ако концентрацията и обемът на добавения разтвор на титрант са известни, се определя киселинността на разтвора.
рН:

0,001 mol/L HClпри 20°C има рН = 3, при 30°С pH = 3,

0,001 mol/L NaOHпри 20°C има рН = 11,73, при 30°С рН = 10,83,

Влияние на температурата върху стойностите рНсе обяснява с различна дисоциация на водородни йони (H +) и не е експериментална грешка. Температурният ефект не може да бъде компенсиран по електронен път рН-метър.

Ролята на pH в химията и биологията.

Киселинността на средата е важна за повечето химични процеси и възможността за възникване или резултат от определена реакция често зависи от рНсряда. За поддържане на определена стойност рНв реакционната система по време на лабораторни изследвания или в производството се използват буферни разтвори, които позволяват поддържане на почти постоянна стойност рНкогато се разрежда или когато към разтвора се добавят малки количества киселина или алкали.

Водороден експонент рНчесто се използва за характеризиране на киселинно-основните свойства на различни биологични среди.

За биохимичните реакции киселинността на реакционната среда в живите системи е от голямо значение. Концентрацията на водородни йони в разтвор често влияе върху физикохимичните свойства и биологичната активност на протеините и нуклеиновите киселини, следователно за нормалното функциониране на организма поддържането на киселинно-алкална хомеостаза е задача от изключително значение. Динамична поддръжка на оптим рНбиологични течности се постигат под действието на буферните системи на тялото.

В човешкото тяло стойността на pH е различна в различните органи.

Някои значения рН.
Вещество
Електролит в оловно-киселинните батерии
Стомашен сок
Лимонов сок (5% разтвор на лимонена киселина)
Хранителен оцет
Кока Кола
ябълков сок




Здрава човешка кожа
Киселинен дъжд
Пия вода


Чиста вода при 25°C

Морска вода
Сапун (мазнина) за ръце
амоняк
белина (белина)
Концентрирани алкални разтвори

Тъканите на живия организъм са много чувствителни към колебания в стойността на pH - извън допустимия диапазон настъпва денатурация на протеини: клетките се унищожават, ензимите губят способността си да изпълняват функциите си, смъртта на организма е възможна

Какво е pH (pH) и киселинно-алкален баланс

Съотношението на киселина и алкали във всеки разтвор се нарича киселинно-алкално равновесие(AChR), въпреки че физиолозите смятат, че е по-правилно това съотношение да се нарича киселинно-алкално състояние.

KShR се характеризира със специален индикатор рН(power Hydrogen - "мощност на водорода"), което показва броя на водородните атоми в даден разтвор. При pH 7,0 се говори за неутрална среда.

Колкото по-ниско е нивото на pH, толкова по-кисела е средата (от 6,9 до O).

Алкалната среда има високо ниво на pH (от 7,1 до 14,0).

Човешкото тяло е 70% вода, така че водата е една от най-важните части от него. т ядечовек има определено киселинно-алкално съотношение, характеризиращо се с pH (водороден) индекс.

Стойността на pH зависи от съотношението между положително заредени йони (образуващи кисела среда) и отрицателно заредени йони (образуващи алкална среда).

Тялото непрекъснато се стреми да балансира това съотношение, като поддържа строго определено ниво на pH. Когато балансът е дисбалансиран, могат да възникнат много сериозни заболявания.

Поддържайте правилния pH баланс за добро здраве

Тялото е в състояние правилно да асимилира и съхранява минерали и хранителни вещества само с подходящо ниво на киселинно-алкален баланс. Тъканите на живия организъм са много чувствителни към колебания в стойността на pH - извън допустимите граници настъпва денатурация на протеини: клетките се унищожават, ензимите губят способността си да изпълняват функциите си, смъртта на организма е възможна. Следователно киселинно-алкалният баланс в организма е строго регулиран.

Нашето тяло използва солна киселина за разграждане на храната. В процеса на жизнената дейност на тялото са необходими както киселинни, така и алкални продукти на разлагане, а първите се образуват повече от вторите. Следователно защитните системи на тялото, които осигуряват неизменността на неговия киселинно-алкален баланс, са "настроени" преди всичко да неутрализират и отстраняват преди всичко киселинните продукти на разпад.

Кръвта има леко алкална реакция: pH на артериалната кръв е 7,4, а на венозната кръв е 7,35 (поради излишък на CO2).

Изместването на рН с най-малко 0,1 може да доведе до тежка патология.

При промяна на pH на кръвта с 0,2 се развива кома, с 0,3 - човек умира.

Тялото има различни нива на PH

Слюнка - предимно алкална реакция (флуктуация на рН 6,0 - 7,9)

Обикновено киселинността на смесената човешка слюнка е 6,8–7,4 pH, но при високи скорости на слюноотделяне достига 7,8 pH. Киселинността на слюнката на паротидните жлези е 5,81 pH, подчелюстната - 6,39 pH. При деца, средно, киселинността на смесената слюнка е равна на pH 7,32, при възрастни - pH 6,40 (Rimarchuk G.V. et al.). Киселинно-алкалният баланс на слюнката от своя страна се определя от подобен баланс в кръвта, която захранва слюнчените жлези.

Хранопровод - Нормалната киселинност в хранопровода е 6,0-7,0 pH.

Черен дроб - реакцията на жлъчката на жлъчния мехур е близка до неутрална (рН 6,5 - 6,8), реакцията на чернодробната жлъчка е алкална (рН 7,3 - 8,2)

Стомахът - рязко кисел (на височина на храносмилането pH 1,8 - 3,0)

Максималната теоретично възможна киселинност в стомаха е 0,86 pH, което съответства на производство на киселина от 160 mmol / l. Минималната теоретично възможна киселинност в стомаха е 8,3 pH, което съответства на киселинността на наситен разтвор на HCO 3 - йони. Нормалната киселинност в лумена на тялото на стомаха на празен стомах е 1,5-2,0 pH. Киселинността на повърхността на епителния слой, обърната към лумена на стомаха, е 1,5-2,0 pH. Киселинността дълбоко в епителния слой на стомаха е около 7,0 pH. Нормалната киселинност в антрума на стомаха е 1,3-7,4 pH.

Често срещано погрешно схващане е, че основният проблем за хората е киселинността на стомаха. От нейните киселини и язви.

Всъщност много по-голям проблем е ниската стомашна киселинност, която се среща в пъти по-често.

Основната причина за киселини в 95% не е излишъкът, а липсата на солна киселина в стомаха.

Липсата на солна киселина създава идеални условия за колонизиране на чревния тракт от различни бактерии, протозои и червеи.

Коварството на ситуацията е, че ниската киселинност на стомаха "се държи тихо" и протича неусетно за човек.

Ето списък на признаците, които могат да доведат до подозрение за понижена стомашна киселинност.

Дискомфорт в стомаха след хранене.
Гадене след прием на лекарства.
Метеоризъм в тънките черва.
Разхлабени изпражнения или запек.
Несмлени хранителни частици в изпражненията.
Сърбеж около ануса.
Множество хранителни алергии.
Дисбактериоза или кандидоза.
Разширени кръвоносни съдове по бузите и носа.
Акне.
Слаби, лющещи се нокти.
Анемия поради лошо усвояване на желязо.

Разбира се, точната диагноза на ниската киселинност изисква определяне на рН на стомашния сок.(за това трябва да се свържете с гастроентеролог).

При повишена киселинност има много лекарства за намаляването й.

В случай на ниска киселинност има много малко ефективни средства.

Като правило се използват препарати от солна киселина или билкова горчивина, които стимулират секрецията на стомашен сок (пелин, аир, мента, копър и др.).

Панкреас - слабо алкален панкреатичен сок (рН 7,5 - 8,0)

Тънко черво - алкална реакция (рН 8,0)

Нормалната киселинност в дуоденалната луковица е 5,6-7,9 pH. Киселинността в йеюнума и илеума е неутрална или слабо алкална и варира от 7 до 8 pH. Киселинността на сока от тънките черва е 7,2-7,5 pH. При повишена секреция рН достига 8,6. Киселинността на секрета на дуоденалните жлези е от pH 7 до pH 8.

Дебело черво - слабо кисела реакция (5,8 - 6,5 pH)

Това е слабо кисела среда, която се поддържа от нормална микрофлора, по-специално бифидобактерии, лактобацили и пропионобактерии, поради факта, че те неутрализират алкалните метаболитни продукти и произвеждат техните киселинни метаболити - млечна киселина и други органични киселини. Чрез производството на органични киселини и понижаването на pH на чревното съдържимо нормалната микрофлора създава условия, при които патогенните и опортюнистични микроорганизми не могат да се размножават. Ето защо стрептококи, стафилококи, клебсиела, клостридии и други „лоши“ бактерии съставляват само 1% от общата чревна микрофлора на здрав човек.

Урина - предимно слабо кисела реакция (рН 4,5-8)

При хранене с животински протеини, съдържащи сяра и фосфор, се отделя основно кисела урина (рН по-малко от 5); крайната урина съдържа значително количество неорганични сулфати и фосфати. Ако храната е предимно млечна или зеленчукова, тогава урината има склонност към алкална (рН> 7). Бъбречните тубули играят важна роля в поддържането на киселинно-алкалния баланс. Киселата урина ще се отделя при всички състояния, водещи до метаболитна или респираторна ацидоза, тъй като бъбреците компенсират промените в киселинно-алкалното състояние.

Кожа - слабо кисела реакция (рН 4-6)

Ако кожата е склонна към омазняване, стойността на pH може да се доближи до 5,5. И ако кожата е много суха, pH може да бъде 4,4.

Бактерицидното свойство на кожата, което й придава способността да се противопоставя на микробна инвазия, се дължи на киселинната реакция на кератина, особения химичен състав на себума и потта и наличието на нейната повърхност на защитна водно-липидна мантия с висока концентрация на водородни йони. Нискомолекулните мастни киселини, включени в състава му, предимно гликофосфолипиди и свободни мастни киселини, имат бактериостатичен ефект, който е селективен за патогенни микроорганизми.

гениталиите

Нормалната киселинност на вагината на жената варира от 3,8 до 4,4 pH и е средно 4,0-4,2 pH.

При раждането вагината на момичето е стерилна. След това, в рамките на няколко дни, той се колонизира от различни бактерии, главно стафилококи, стрептококи, анаероби (тоест бактерии, които не се нуждаят от кислород, за да живеят). Преди началото на менструацията киселинността (рН) на влагалището е близка до неутрална (7,0). Но по време на пубертета стените на влагалището се удебеляват (под влияние на естрогена - един от женските полови хормони), рН пада до 4,4 (т.е. киселинността се повишава), което причинява промени във вагиналната флора.

Маточната кухина обикновено е стерилна и навлизането на патогени в нея се предотвратява от лактобацили, които колонизират влагалището и поддържат високата киселинност на околната среда. Ако по някаква причина киселинността на влагалището се измести към алкална, броят на лактобацилите рязко спада и на тяхно място се развиват други микроби, които могат да влязат в матката и да доведат до възпаление, а след това и до проблеми с бременността.

сперма

Нормалната киселинност на сперматозоидите варира от 7,2 до 8,0 pH.Повишаване на pH на спермата се получава по време на инфекциозен процес. Рязко алкална реакция на сперматозоидите (киселинност приблизително 9,0-10,0 pH) показва патология на простатната жлеза. При запушване на отделителните канали на двата семенни мехурчета се забелязва кисела реакция на сперматозоидите (киселинност pH 6,0-6,8). Капацитетът за оплождане на такива сперматозоиди е намален. В кисела среда сперматозоидите губят своята подвижност и умират. Ако киселинността на спермата стане по-ниска от 6,0 pH, сперматозоидите напълно губят подвижността си и умират.

Клетки и междуклетъчна течност

В клетките на тялото рН е около 7, в извънклетъчната течност - 7,4. Нервните окончания извън клетките са много чувствителни към промените в pH. При механично или термично увреждане на тъканите клетъчните стени се разрушават и съдържанието им навлиза в нервните окончания. В резултат на това човек изпитва болка.

Скандинавският изследовател Олаф Линдал извърши следния експеримент: с помощта на специален инжектор без игла през кожата на човек се инжектира много тънка струя разтвор, който не уврежда клетките, а действа върху нервните окончания. Доказано е, че именно водородните катиони причиняват болка и с намаляване на рН на разтвора болката се увеличава.

По същия начин, разтвор на мравчена киселина, който жилещи насекоми или коприва се инжектират под кожата, директно "действа върху нервите". Различните стойности на pH на тъканите също обясняват защо човек изпитва болка при едни възпаления, но не и при други.

Интересното е, че инжектирането на чиста вода под кожата причинява особено силна болка. Това странно на пръв поглед явление се обяснява по следния начин: клетките при контакт с чиста вода се разкъсват в резултат на осмотично налягане и съдържанието им засяга нервните окончания.

Таблица 1. Водородни индикатори за разтвори

Решение	PH
HCl	1,0
H2SO4	1,2
H 2 C 2 O 4	1,3
NaHSO 4	1,4
H 3 PO 4	1,5
Стомашен сок	1,6
Винена киселина	2,0
Лимонова киселина	2,1
HNO 2	2,2
Лимонов сок	2,3
Млечна киселина	2,4
Салицилова киселина	2,4
Трапезен оцет	3,0
Грейпфрутов сок	3,2
CO 2	3,7
ябълков сок	3,8
H 2 S	4,1
урина	4,8-7,5
Черно кафе	5,0
слюнка	7,4-8
Мляко	6,7
кръв	7,35-7,45
жлъчка	7,8-8,6
Вода на океаните	7,9-8,4
Fe (OH) 2	9,5
MgO	10,0
Mg (OH) 2	10,5
Na 2 CO 3
Ca (OH) 2	11,5
NaOH	13,0

Яйцата и малките риби са особено чувствителни към промените в pH на средата. Таблицата позволява да се направят редица интересни наблюдения. Стойностите на pH, например, веднага показват сравнителната сила на киселините и основите. Силна промяна в неутралната среда също се вижда ясно в резултат на хидролиза на соли, образувани от слаби киселини и основи, както и по време на дисоциацията на киселинни соли.

pH на урината не е добър индикатор за цялостното pH на тялото, нито е добър индикатор за цялостното здраве.

С други думи, независимо какво ядете и каквото и да е pH на урината ви, можете да сте абсолютно сигурни, че артериалното ви pH винаги ще бъде около 7,4.

Когато човек яде, например, кисели храни или животински протеин, под въздействието на буферни системи, рН се измества в киселинна страна (става по-малко от 7), а когато се консумира например минерална вода или растителна храна, към алкална. (става повече от 7). Буферните системи поддържат pH в рамките на приемливия за тялото диапазон.

Между другото, лекарите казват, че ние понасяме преминаването към киселинната страна (същата ацидоза) много по-лесно, отколкото преминаването към алкалната страна (алкалоза).

Невъзможно е да се измести рН на кръвта чрез външно въздействие.

ОСНОВНИТЕ МЕХАНИЗМИ ЗА ПОДДРЪЖАНЕ НА PH КЪРВНИТЕ СА:

1. Буферни системи на кръвта (карбонат, фосфат, протеин, хемоглобин)

Този механизъм действа много бързо (части от секундата) и следователно се отнася до бързите механизми за регулиране на стабилността на вътрешната среда.

Бикарбонатен буфер за кръвдостатъчно мощен и най-мобилен.

Един от важните буфери на кръвта и другите телесни течности е бикарбонатната буферна система (HCO3 / CO2): CO2 + H2O ⇄ HCO3- + H + Основната функция на бикарбонатната буферна система на кръвта е да неутрализира H + йони. Тази буферна система играе особено важна роля, тъй като концентрациите на двата буферни компонента могат да се регулират независимо един от друг; [CO2] - чрез дишане, - в черния дроб и бъбреците. По този начин това е отворена буферна система.

Хемоглобиновата буферна система е най-мощната.
Той представлява повече от половината от буферния капацитет на кръвта. Буферните свойства на хемоглобина се дължат на съотношението на редуцирания хемоглобин (HHb) и неговата калиева сол (KHb).

Плазмени протеинипоради способността на аминокиселините да йонизират, те изпълняват и буферна функция (около 7% от буферния капацитет на кръвта). В кисела среда те се държат като киселинно-свързващи основи.

Фосфатна буферна система(около 5% от буферния капацитет на кръвта) се образува от неорганични фосфати на кръвта. Свойствата на киселината се проявяват от едноосновния фосфат (NaH 2 P0 4), а на основите - от двуосновния фосфат (Na 2 HP0 4). Те функционират по същия начин като бикарбонатите. Въпреки това, поради ниското съдържание на фосфати в кръвта, капацитетът на тази система е малък.

2. Респираторна (белодробна) система за регулиране.

Лекотата, с която белите дробове регулират концентрацията на CO2, осигурява на тази система значителен буферен капацитет. Отстраняването на излишните количества CO 2, регенерацията на бикарбонатните и хемоглобиновите буферни системи се извършват от белите дробове.

В покой човек отделя 230 ml въглероден диоксид на минута, или около 15 хиляди mmol на ден. Когато въглеродният диоксид се отстрани от кръвта, приблизително еквивалентно количество водородни йони изчезва. Следователно дишането играе важна роля в поддържането на киселинно-алкалния баланс. Така че, ако киселинността на кръвта се увеличи, тогава увеличаването на съдържанието на водородни йони води до увеличаване на белодробната вентилация (хипервентилация), докато молекулите на въглеродния диоксид се отделят в големи количества и рН се връща към нормалните нива.

Увеличаването на съдържанието на основи се придружава от хиповентилация, в резултат на което концентрацията на въглероден диоксид в кръвта се увеличава и съответно концентрацията на водородни йони и изместването на реакцията на кръвта към алкалната страна е частично или напълно компенсирано.

Следователно системата за външно дишане доста бързо (в рамките на няколко минути) е в състояние да елиминира или намали промените в рН и да предотврати развитието на ацидоза или алкалоза: увеличаването на вентилацията на белите дробове с 2 пъти повишава рН на кръвта с около 0,2; намаляването на вентилацията с 25% може да намали pH с 0,3-0,4.

3. Бъбречна (отделителна система)

Действа много бавно (10-12 часа). Но този механизъм е най-мощният и е в състояние напълно да възстанови pH на тялото чрез отстраняване на урината с алкални или киселинни стойности на pH. Участието на бъбреците в поддържането на киселинно-алкалния баланс се състои в отстраняване на водородните йони от тялото, реабсорбция на бикарбонат от тубулната течност, синтез на бикарбонат при недостиг и отстраняване при излишък.

Основните механизми за намаляване или елиминиране на промените в киселинно-базовия баланс на кръвта, реализирани от нефроните на бъбреците, включват ацидогенеза, амоногенеза, секреция на фосфати и К +, Ка + -обменен механизъм.

Механизмът на регулиране на рН на кръвта в целия организъм се състои в комбинираното действие на външното дишане, кръвообращението, отделителната и буферната системи. Така че, ако в резултат на повишеното образуване на H 2 CO 3 или други киселини се появят излишни аниони, тогава те първо се неутрализират от буферни системи. В същото време дишането и кръвообращението се засилват, което води до увеличаване на отделянето на въглероден диоксид от белите дробове. Нелетливите киселини от своя страна се отделят с урината или потта.

Обикновено рН на кръвта може да се промени само за кратко време. Естествено, ако белите дробове или бъбреците са увредени, функционалността на тялото да поддържа pH на правилното ниво намалява. Ако в кръвта се появи голямо количество киселинни или основни йони, само буферните механизми (без помощта на отделителните системи) няма да поддържат pH на постоянно ниво. Това води до ацидоза или алкалоза. публикувани от

История

Уравнения, свързващи pH и pOH

Извеждане на PH стойност

В чиста вода при 25 ° C концентрациите на водородни йони () и хидроксидни йони () са еднакви и възлизат на 10 -7 mol / l, това директно следва от определението на йонния продукт на водата, който е равен на и е 10 -14 mol ² / l ² (при 25 ° C).

Когато концентрациите на двата вида йони в разтвора са еднакви, те казват, че разтворът има неутраленреакция. При добавяне на киселина към водата концентрацията на водородните йони се увеличава и концентрацията на хидроксидните йони, съответно, намалява; когато се добави основа, напротив, съдържанието на хидроксидни йони се увеличава и концентрацията на водородните йони намалява. Кога> кажете, че решението е кисел, и за> - алкална.

За улеснение на представянето, за да се освободят от отрицателния показател, вместо концентрациите на водородните йони, те използват техния десетичен логаритъм, взет с обратния знак, който всъщност е водородната степен – pH).

рОН

както във всеки воден разтвор при 22 ° C = 1,0 × 10 - 14, очевидно е, че при тази температура:

PH стойности в разтвори с различна киселинност

Противно на общоприетото схващане, pH може да варира не само в диапазона от 0 до 14, но може и да надхвърли тези граници. Например, при концентрация на водородни йони = 10 -15 mol / L, pH = 15, при концентрация на хидроксидни йони от 10 mol / L pOH = -1.

Някои стойности на pH

Вещество	рН
Електролит в оловно-киселинните батерии	<1.0
Стомашен сок	1,0-2,0
Лимонов сок	2,5 ± 0,5
Кола лимонада	2,5
оцет	2,9
ябълков сок	3,5 ± 1,0
Бира	4,5
кафе	5,0
Моден шампоан	5,5
чай	5,5
Киселинен дъжд	< 5,6
Здрава човешка кожа	~6,5
слюнка	6,35-6,85
Мляко	6,6-6,9
Чиста вода	7,0
кръв	7,36-7,44
Морска вода	8,0
Сапун (мазнина) за ръце	9,0-10,0
амоняк	11,5
белина (белина)	12,5
Разтвор на сода	13,5

Тъй като при 25 ° C (стандартни условия) · = 10 -14, е ясно, че при тази температура pH + pOH = 14.

Тъй като в киселинни разтвори > 10 -7, рН на киселинните разтвори рН< 7, аналогично pH щелочных растворов pH >7, pH на неутралните разтвори е 7. При по-високи температури дисоциационната константа на водата се увеличава и йонният продукт на водата съответно се увеличава, така че pH се оказва неутрално< 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.

Методи за определяне на PH

Няколко метода са широко използвани за определяне на pH стойността на разтворите. pH може да бъде приблизително оценено с помощта на индикатори, точно измерено с pH метър или определено аналитично чрез киселинно-алкално титруване.

За груба оценка на концентрацията на водородни йони широко се използват киселинно-основни индикатори - органични багрилни вещества, чийто цвят зависи от pH на средата. Най-известните индикатори включват лакмус, фенолфталеин, метилоранж (метилоранж) и др. Индикаторите могат да съществуват в две различно оцветени форми - киселинни или основни. Промяната на цвета на всеки индикатор се случва в неговия диапазон на киселинност, обикновено 1-2 единици.

Използването на специално устройство - pH метър - ви позволява да измервате pH в по-широк диапазон и по-точно (до 0,01 pH единици), отколкото използването на индикатори. Йонометричният метод за определяне на pH се основава на измерване на ЕМП на галванична верига с миливолтметър-йонометър, който включва специален стъклен електрод, чийто потенциал зависи от концентрацията на H + йони в околния разтвор. Методът се отличава със своето удобство и висока точност, особено след калибриране на индикаторния електрод в избрания диапазон на pH, позволява измерване на pH на непрозрачни и оцветени разтвори и следователно се използва широко.
Аналитичният обемен метод - киселинно-алкално титруване - също дава точни резултати за определяне на киселинността на разтворите. Към изпитвания разтвор на капки се добавя разтвор с известна концентрация (титрант). Когато се смесят, настъпва химическа реакция. Точката на еквивалентност - моментът, в който титрантът е точно достатъчен за пълно завършване на реакцията - се фиксира с помощта на индикатор. Освен това, като се знае концентрацията и обема на добавения разтвор на титрант, се изчислява киселинността на разтвора.
Влияние на температурата върху стойностите на pH

0,001 mol / L HCl при 20 ° C има pH = 3, при 30 ° C pH = 3

0,001 mol / L NaOH при 20 ° C има pH = 11,73, при 30 ° C pH = 10,83

В тази статия отговаряме на въпросите каква е киселинността на виното и как се определя. Какво е pH и защо потребителят трябва да го знае. Каква е степента на алкохол.

Алкохолна степен

Едно от тези съкращения е много просто - ABV означава английското "алкохол по обем", тези. съдържанието на алкохол (в нашия случай етанол) в обема на течността. Обикновено се измерва като процент. А в разговорната реч се нарича степен. Например, изразът четиридесетградусова водка означава, че предложеното решение съдържа 40% - четиридесет процента алкохол по обем.

Обемният процент или градус се измерва в брой милилитри "чист" етанол в обем от 100 ml при температура 20 градуса по Целзий.

Накратко, ясно е, че ако бутилката показва ABV 5,5%, както например при някои вина Moscato d'Asti, то това леко газирано и нискоалкохолно вино може да се отпива леко цяла вечер, без да се страхувате да получите махмурлук синдром на следващия ден. Както се казва, в айряна (с) има повече алкохол!

Между другото, затова Moscato d'Asti и друго италианско пенливо вино, Proseco, са толкова популярни на холивудските партита. Цяла вечер всички се разхождат с чаша в ръка, но няма пияници. И можете да шофирате сами. Въпреки че, ако се съди по новините, участниците в тези партита не се интересуват особено от последното съображение.

Малко теория - какво е рН

На интуитивно ниво всички ние грубо разбираме какво е киселинност. Степента на "киселинност", ако мога така да се изразя. В химията този термин е киселинност, лат. aciditas, инж. киселинност - отнася се до характеристиката на активността на водородните йони в разтвори и течности.

Разграничаване между истинска (активна) и обща (титруваща се) киселинност. Във водни разтвори неорганичните вещества, т.е. соли, киселини и основи (разтворени) се разделят на съставните им йони.

В този случай положително заредените водородни йони H +са носители на киселинни свойства и отрицателно заредени йони OH−(те се наричат още хидроксилни) - носители на алкални свойства.

Преди сто години химиците въведоха специална стойност на pH, която обикновено се обозначава със символи рН.

Малко математика

Не-манеджиите (в) и не-математиците (в) могат да пропуснат този параграф. А за останалото ще ви информираме, че уравнението на равновесието е валидно за водни разтвори - продуктът на активността на H + и OH- йони е постоянен. При така наречените нормални условия, т.е. при температура на водата 22 ° C и нормално налягане, тя е равна на 10 до минус 14 градуса.

През 1909 г. датският биохимик Сьоренсен въвежда стойността на рН, която по дефиниция е равна на десетичния логаритъм на активността на водородните йони, взета с минус:

рН= - lg (активност H +)

В неутрална среда, както току-що казахме, активностите на йоните са равни, т.е. продуктът на Н + активността от ОН- активността е равен на квадрата на Н + активността. И равно на 10 на минус 14-та степен.

Това означава, че след разделяне на 14 на 2, отрицателният десетичен логаритъм ще бъде 7. Това означава, че (при температура от 22 ° C) киселинността на чистата вода, тоест неутралната киселинност, е равна на седем единици: рН= 7.

Разтворите и течностите се считат за киселинни, ако са рНпо-малко от 7, и алкална, ако е повече.

Обикновено хранителните продукти, включително виното, са склонни да имат кисела реакция. Химическите набухватели на тестото (сода, амониев карбонат) и продуктите, приготвени с тяхна употреба, като бисквити и меденки, имат алкална реакция.

Три вида киселинност

Да се върнем на виното. Терминът "киселинност" е един от най-използваните при анализа, описанието и производството на вина. На практика киселинността е една от най-важните характеристики както на химията на виното, така и на вкуса. Има три вида киселинност във винопроизводството:

общо или титрирано
активно или истинско - това е [водородният] индикатор за активност рН
летлива киселинност

Титруваща се киселинност

Титрираната или общата киселинност определя съдържанието в сока или виното на всички свободни киселини и техните киселинни соли в съвкупност.

Стойността му се определя от количеството алкали (например сода каустик или калий), необходими за неутрализиране на тези киселини. Тоест количеството алкали, което трябва да се добави към виното, за да се получи абсолютно неутрален разтвор от него (рН = 7,0).

Общата киселинност се измерва в грамове на литър.

Активна киселинност

Активна или истинска киселинност рН ... Математически това е отрицателният логаритъм на концентрацията на водородни йони, както бе споменато по-горе. Технически това е най-точната мярка за киселинността на виното.

Зависи от количеството на най-силните киселини във виното. Силните киселини са тези, които имат най-голямата константа на дисоциация (Kd) [киселина].

Пример за типични киселини, подредени по "сила", тоест чрез намаляваща константа на дисоциация (степен на киселина):

Лимон CD = 8,4 10-4
Кехлибарен CD = 7,4 10-4
Apple Cd = 3,95 10-4
Мляко Kd = 1,4 10-4

От величина рН зависи от количественото съотношение на първичните и вторичните ферментационни продукти, склонността на виното към окисляване, кристалната и биологична мътност, податливостта към дефекти и устойчивостта на виното към болести.

Примери за

Просто обяснение на логаритмичната връзка. Решение с рН= 3 десет пъти по-киселинен от разтвор с рН= 4. Или, по-практичен пример, вино с рН= 3,2 25% по-кисело от виното с рН= 3.3.

Ако е необходимо да се коригира киселинността на виното, винопроизводителите добавят смес от 1,9 g / l млечна киселина и 2,27 g / l винена (диоксиянтарна или винена) киселина. Това ви позволява да намалите рНс приблизително 0,1 (в диапазона от 3 до 4).

И ако например виното се оказа с pH = 3,7 и винопроизводителят иска да го доведе до pH = 3,5, той ще удвои тази "доза".

ВеличинатарНза някои продукти

Таблицата по-долу показва стойностите на киселинността на някои често срещани продукти и чиста вода при различни температури:

Продукт	киселинност, рН
Лимонов сок	2,1
Вино прибл.	3,5
Доматен сок	4,1
портокалов сок	4,2
Черно кафе	5,0
Чиста вода при 100°C	6,13
Чиста вода при 50°C	6,63
Прясно мляко	6,68
Чиста вода при 22°C	7,0
Чиста вода при 0°C	7,48

Летлива киселинност

Летлива киселинност (или VA за кратко) е онази част от киселините във виното, която може да се улови от носа.

За разлика от онези киселини, които се усещат на вкус (за които говорихме по-горе).

Летлива киселинност, или с други думи, киселинността на виното е един от често срещаните дефекти. Основните му виновници са оцетната киселина (мирише на оцет) и нейният етер – етилацетат (мирише на лак за нокти).

Бактериите, отговорни за летливата киселинност, процъфтяват в условия на ниска киселинност и високо съдържание на захар. При ниски концентрации летливата киселинност придава на виното пикантност. А при превишаване на прага оцетно-лаковата съставка запушва полезните аромати и разваля вкуса на виното.