Indeks vodonika - pH - je mjera aktivnosti (u slučaju razrijeđenih otopina odražava koncentraciju) vodikovih jona u otopini, kvantitativno izražavajući njegovu kiselost, izračunato kao negativan (uzet sa suprotnim predznakom) decimalni logaritam od aktivnost vodikovih jona, izražena u molovima po litru.
pH = – lg
Ovaj koncept je 1909. godine uveo danski hemičar Sorensen. Indikator se naziva pH, po prvim slovima latinske riječi potentia hydrogeni - snaga vodonika, ili pondus hydrogenii - težina vodonika.
Recipročna pH vrijednost postala je nešto manje rasprostranjena - pokazatelj bazičnosti otopine, pOH, jednak negativnom decimalnom logaritmu koncentracije u otopini OH iona:
pOH = – lg
U čistoj vodi na 25°C koncentracije vodikovih iona () i hidroksidnih iona () su iste i iznose 10 -7 mol/l, što direktno proizlazi iz konstante autoprotolize vode Kw, koja se inače naziva ion proizvod vode:
K w \u003d \u003d 10 -14 [mol 2 / l 2] (na 25 ° C)
pH + pOH = 14
Kada su koncentracije oba tipa jona u otopini iste, za otopinu se kaže da je neutralna. Kada se u vodu doda kiselina, koncentracija vodikovih iona se povećava, a koncentracija hidroksidnih iona shodno tome opada, kada se doda baza, naprotiv, sadržaj hidroksidnih jona raste, a koncentracija vodikovih iona opada. Kada > kažu da je rastvor kisela, a kada > - alkalna.
određivanje pH
Nekoliko metoda se široko koristi za određivanje pH vrijednosti otopina.
1) pH vrijednost se može aproksimirati indikatorima, precizno izmjeriti pH metrom ili analitički odrediti izvođenjem acido-bazne titracije.
Za grubu procjenu koncentracije vodikovih iona široko se koriste kiselinsko-bazni indikatori - organske tvari za bojenje, čija boja ovisi o pH medija. Najpoznatiji indikatori su lakmus, fenolftalein, metil narandža (metilnarandža) i drugi. Indikatori mogu postojati u dva različito obojena oblika, kiseli ili bazični. Promjena boje svakog indikatora događa se u njegovom rasponu kiselosti, obično 1-2 jedinice (vidi tabelu 1, lekciju 2).
Za proširenje radnog opsega pH merenja koristi se takozvani univerzalni indikator, koji je mešavina više indikatora. Univerzalni indikator dosljedno mijenja boju od crvene preko žute, zelene, plave do ljubičaste kada prelazi iz kiselog u alkalni region. Određivanje pH indikatorskom metodom je teško za zamućene ili obojene otopine.
2) Analitička volumetrijska metoda – kiselinsko-bazna titracija – takođe daje tačne rezultate za određivanje ukupne kiselosti rastvora. Otopina poznate koncentracije (titrant) dodaje se kap po kap testnoj otopini. Kada se pomiješaju, dolazi do hemijske reakcije. Tačka ekvivalencije - trenutak kada je titrant dovoljan da potpuno završi reakciju - fiksira se pomoću indikatora. Nadalje, znajući koncentraciju i volumen dodane otopine titranta, izračunava se ukupna kiselost otopine.
Kiselost sredine je važna za mnoge hemijske procese, a mogućnost nastanka ili rezultata određene reakcije često zavisi od pH sredine. Za održavanje određene pH vrijednosti u reakcijskom sistemu u laboratorijskim studijama ili u proizvodnji, koriste se puferske otopine koje vam omogućavaju održavanje praktično konstantne pH vrijednosti kada se razrijedi ili kada se otopini dodaju male količine kiseline ili lužine.
pH vrijednost se široko koristi za karakterizaciju kiselinsko-baznih svojstava različitih bioloških medija (Tablica 2).
Kiselost reakcionog medija je od posebnog značaja za biohemijske reakcije koje se dešavaju u živim sistemima. Koncentracija vodikovih jona u otopini često utiče na fizičko-hemijska svojstva i biološku aktivnost proteina i nukleinskih kiselina, stoga je održavanje acidobazne homeostaze zadatak od izuzetnog značaja za normalno funkcioniranje organizma. Dinamičko održavanje optimalnog pH bioloških tečnosti postiže se djelovanjem puferskih sistema.
3) Upotreba posebnog uređaja - pH metra - omogućava vam da mjerite pH u širem rasponu i preciznije (do 0,01 pH jedinica) nego pomoću indikatora, pogodan je i vrlo precizan, omogućava vam mjerenje pH neprozirnosti i obojena rješenja i stoga se široko koriste.
Pomoću pH metra se meri koncentracija vodoničnih jona (pH) u rastvorima, vodi za piće, prehrambenim proizvodima i sirovinama, objektima životne sredine i proizvodnim sistemima za kontinuirano praćenje tehnoloških procesa, uključujući i agresivne sredine.
pH metar je neophodan za hardversko praćenje pH vrednosti rastvora za separaciju uranijuma i plutonijuma, kada su zahtevi za ispravnost očitavanja opreme bez njene kalibracije izuzetno visoki.
Uređaj se može koristiti u stacionarnim i mobilnim laboratorijama, uključujući terenske laboratorije, kao i u kliničkoj dijagnostičkoj, forenzičkoj, istraživačkoj, industrijskoj, uključujući mesnu i mliječnu i pekarsku industriju.
U posljednje vrijeme pH metri se također široko koriste u akvarijumskim farmama, kontroli kvaliteta vode u domaćinstvu, poljoprivredi (posebno u hidroponici), a također i za praćenje zdravstvene dijagnostike.
Tabela 2. pH vrijednosti za neke biološke sisteme i druga rješenja
Indikator vodonika, pH(lat. strondus hydrogenii- "težina vodonika", izgovara se "pash") je mjera aktivnosti (u visoko razrijeđenim otopinama, ekvivalentna koncentraciji) vodikovih jona u otopini, koja kvantitativno izražava njegovu kiselost. Jednak po modulu i suprotan po predznaku od decimalnog logaritma aktivnosti vodikovih jona, koji se izražava u molovima po litru:
Istorija pH vrednosti.
koncept pH uveo danski hemičar Sorensen 1909. Indikator se poziva pH (prema prvim slovima latinskih reči potentia hydrogeni je snaga vodonika, ili pondus hydrogeni je težina vodonika). U hemiji kombinacija pX obično označavaju vrijednost koja je jednaka LG X, ali sa pismom H u ovom slučaju označavamo koncentraciju vodikovih jona ( H+), odnosno termodinamička aktivnost hidronij jona.
Jednačine koje se odnose na pH i pOH.
Izlaz pH vrijednosti.
U čistoj vodi na 25 °C, koncentracija vodikovih jona ([ H+]) i hidroksid ioni ([ Oh− ]) su isti i jednaki 10 −7 mol/l, to jasno proizilazi iz definicije ionskog proizvoda vode, jednakog [ H+] · [ Oh− ] i jednaka je 10 −14 mol²/l² (na 25 °C).
Ako su koncentracije dvije vrste jona u otopini iste, onda se kaže da otopina ima neutralnu reakciju. Kada se u vodu doda kiselina, povećava se koncentracija vodikovih iona, a smanjuje koncentracija hidroksidnih iona; kada se doda baza, naprotiv, povećava se sadržaj hidroksidnih iona, a smanjuje se koncentracija vodikovih iona. Kada [ H+] > [Oh− ] kaže se da je otopina kisela, a kada [ Oh − ] > [H+] - alkalna.
Da bi bilo zgodnije predstavljanje, da bi se riješio negativnog eksponenta, umjesto koncentracija vodikovih jona, koristi se njihov decimalni logaritam koji se uzima sa suprotnim predznakom, a to je eksponent vodonika - pH.
Indeks bazičnosti otopine pOH.
Nešto manje popularan je obrnuto pH vrijednost - indeks osnovnosti rješenja, pOH, što je jednako decimalnom logaritmu (negativno) koncentracije u otopini iona Oh − :
kao u bilo kojoj vodenoj otopini na 25 ° C, tada na ovoj temperaturi:
pH vrijednosti u otopinama različite kiselosti.
- Suprotno uvriježenom mišljenju, pH može varirati osim za interval 0 - 14, može ići i izvan ovih granica. Na primjer, pri koncentraciji vodikovih jona [ H+] = 10 −15 mol/l, pH= 15, pri koncentraciji hidroksidnih jona od 10 mol/l pOH = −1 .
Jer na 25 °C (standardni uslovi) [ H+] [Oh − ] = 10 −14 , jasno je da na ovoj temperaturi pH + pOH = 14.
Jer u kiselim otopinama [ H+] > 10 −7 , što znači da za kisele otopine pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH neutralnih rastvora je 7. Na višim temperaturama konstanta elektrolitičke disocijacije vode raste, što znači da se povećava jonski proizvod vode, tada će ona biti neutralna pH= 7 (što odgovara istovremeno povećanim koncentracijama kao H+, i Oh−); sa padom temperature, naprotiv, neutralno pH povećava.
Metode za određivanje pH vrijednosti.
Postoji nekoliko metoda za određivanje vrijednosti pH rješenja. pH vrijednost je približno procijenjena pomoću indikatora, precizno izmjerena korištenjem pH-metar ili se određuje analitički provođenjem acidobazne titracije.
- Za grubu procjenu koncentracije vodikovih jona često se koristi acido-bazni indikatori- organske boje od kojih boja zavisi pH okruženje. Najpopularniji indikatori su: lakmus, fenolftalein, metil narandža (metilnarandža) itd. Indikatori mogu biti u 2 različito obojena oblika - kiseli ili bazični. Promjena boje svih indikatora javlja se u njihovom rasponu kiselosti, često 1-2 jedinice.
- Za povećanje radnog intervala mjerenja pH primijeniti univerzalni indikator, što je mješavina nekoliko indikatora. Univerzalni indikator dosljedno mijenja boju od crvene preko žute, zelene, plave do ljubičaste kada prelazi iz kiselog u alkalni region. Definicije pH indikatorska metoda je teška za zamućene ili obojene otopine.
- Upotreba posebnog uređaja - pH-metar - omogućava mjerenje pH u širem rasponu i preciznije (do 0,01 jedinica pH) nego sa indikatorima. Ionometrijska metoda određivanja pH zasniva se na mjerenju EMF-a galvanskog kola milivoltmetar-jonometrom, koji uključuje staklenu elektrodu, čiji potencijal ovisi o koncentraciji jona H+ u okolnom rješenju. Metoda ima visoku preciznost i praktičnost, posebno nakon kalibracije indikatorske elektrode u odabranom rasponu pH, što omogućava mjerenje pH neprozirne i obojene otopine i stoga se često koristi.
- Analitička volumetrijska metoda — acidobazna titracija- takođe daje tačne rezultate za određivanje kiselosti rastvora. Otopina poznate koncentracije (titrant) dodaje se kap po kap u otopinu koja se ispituje. Kada se pomiješaju, dolazi do hemijske reakcije. Tačka ekvivalencije - trenutak kada je titrant dovoljno za završetak reakcije - fiksira se pomoću indikatora. Nakon toga, ako su poznati koncentracija i volumen dodane otopine titranta, određuje se kiselost otopine.
- pH:
0,001 mol/L HCl na 20 °C ima pH=3, na 30 °C pH=3,
0,001 mol/L NaOH na 20 °C ima pH=11,73, na 30 °C pH=10,83,
Utjecaj temperature na vrijednosti pH objasniti različitu disocijaciju vodikovih jona (H+) i nije eksperimentalna greška. Temperaturni efekat se ne može kompenzovati elektronski pH-metar.
Uloga pH u hemiji i biologiji.
Kiselost sredine je važna za većinu hemijskih procesa, a mogućnost nastanka ili rezultata određene reakcije često zavisi od pH okruženje. Za održavanje određene vrijednosti pH u reakcionom sistemu tokom laboratorijskih studija ili u proizvodnji, puferski rastvori se koriste za održavanje skoro konstantne vrednosti pH kada se razrijedi ili kada se otopini dodaju male količine kiseline ili lužine.
Indikator vodonika pHčesto se koristi za karakterizaciju kiselinsko-baznih svojstava različitih bioloških medija.
Za biohemijske reakcije od velike je važnosti kiselost reakcionog medija koji se javlja u živim sistemima. Koncentracija vodikovih jona u otopini često utiče na fizičko-hemijska svojstva i biološku aktivnost proteina i nukleinskih kiselina, stoga je održavanje acidobazne homeostaze zadatak od izuzetnog značaja za normalno funkcioniranje organizma. Dinamičko održavanje optimalnog pH biološke tečnosti se postiže pod dejstvom pufer sistema organizma.
U ljudskom tijelu u različitim organima pH vrijednost je različita.
|
Neka značenja pH. |
|
|
Supstanca |
|
|
elektrolita u olovnim baterijama |
|
|
Želudačni sok |
|
|
Limunov sok (5% rastvor limunske kiseline) |
|
|
prehrambeno sirće |
|
|
koka kola |
|
|
sok od jabuke |
|
|
Koža zdrave osobe |
|
|
Kisela kiša |
|
|
Pije vodu |
|
|
Čista voda na 25°C |
|
|
Morska voda |
|
|
Sapun (masni) za ruke |
|
|
Amonijak |
|
|
izbjeljivač (izbjeljivač) |
|
|
Koncentrovani alkalni rastvori |
|
Tkiva živog organizma su vrlo osjetljiva na fluktuacije pH - izvan dozvoljenog raspona, proteini su denaturirani: ćelije se uništavaju, enzimi gube sposobnost da obavljaju svoje funkcije, tijelo može umrijeti
Što je pH (vodikov indeks) i acidobazna ravnoteža
Omjer kiseline i lužine u bilo kojoj otopini naziva se acidobazna ravnoteža.(ABR), iako fiziolozi smatraju da je ispravnije ovaj odnos nazvati kiselinsko-baznim stanjem.
KShchr karakterizira poseban indikator pH(power Hydrogen - "snaga vodonika"), koja pokazuje broj atoma vodika u datom rastvoru. Pri pH od 7,0 govori se o neutralnom okruženju.
Što je niži pH, to je kiselija sredina (od 6,9 do O).
Alkalna sredina ima visok pH nivo (od 7,1 do 14,0).
Ljudsko tijelo se sastoji od 70% vode, tako da je voda jedan od njegovih najvažnijih sastojaka. T jeoosoba ima određeni kiselinsko-bazni omjer, karakteriziran pH (vodikovim) indeksom.
pH vrijednost ovisi o omjeru između pozitivno nabijenih iona (koji formiraju kiselu sredinu) i negativno nabijenih jona (koji formiraju alkalnu sredinu).
Tijelo stalno nastoji da izbalansira ovaj omjer, održavajući striktno definiran pH nivo. Kada je ravnoteža poremećena, mogu nastati mnoge ozbiljne bolesti.
Održavajte pravu pH ravnotežu za dobro zdravlje
Tijelo je u stanju pravilno apsorbirati i skladištiti minerale i hranjive tvari samo na odgovarajućem nivou acidobazne ravnoteže. Tkiva živog organizma su vrlo osjetljiva na fluktuacije pH vrijednosti - izvan dozvoljenog raspona, proteini se denaturiraju: ćelije se uništavaju, enzimi gube sposobnost da obavljaju svoje funkcije, a tijelo može umrijeti. Zbog toga je kiselinsko-bazna ravnoteža u tijelu strogo regulirana.
Naše tijelo koristi hlorovodoničnu kiselinu za razgradnju hrane. U procesu vitalne aktivnosti tijela potrebni su i kiseli i alkalni proizvodi raspadanja., a prvi se formira više od drugog. Zbog toga su odbrambeni sistemi organizma, koji osiguravaju nepromjenjivost njegovog ASC-a, "podešeni" prvenstveno na neutralizaciju i izlučivanje, prije svega, kiselih produkata raspadanja.
Krv ima blago alkalnu reakciju: pH arterijske krvi je 7,4, a venske 7,35 (zbog viška CO2).
Pomak pH od najmanje 0,1 može dovesti do teške patologije.
Sa pomakom pH krvi za 0,2, razvija se koma, za 0,3, osoba umire.
Tijelo ima različite nivoe PH
Pljuvačka - pretežno alkalna reakcija (fluktuacija pH 6,0 - 7,9)
Obično je kiselost miješane ljudske pljuvačke 6,8-7,4 pH, ali pri visokoj stopi salivacije dostiže 7,8 pH. Kiselost pljuvačke parotidnih žlijezda je 5,81 pH, submandibularnih žlijezda - 6,39 pH. Kod djece, prosječna kiselost miješane pljuvačke je 7,32 pH, kod odraslih - 6,40 pH (Rimarchuk G.V. i drugi). Kiselinsko-baznu ravnotežu pljuvačke, pak, određuje slična ravnoteža u krvi, koja hrani pljuvačne žlijezde.
Jednjak - Normalna kiselost u jednjaku je 6,0-7,0 pH.
Jetra - reakcija cistične žuči je bliska neutralnoj (pH 6,5 - 6,8), reakcija jetrene žuči je alkalna (pH 7,3 - 8,2)
Želudac - oštro kiseo (na visini probave pH 1,8 - 3,0)
Maksimalna teoretski moguća kiselost u želucu je 0,86 pH, što odgovara proizvodnji kiseline od 160 mmol/l. Minimalna teoretski moguća kiselost u želucu je 8,3 pH, što odgovara kiselosti zasićenog rastvora HCO 3 - jona. Normalna kiselost u lumenu tijela želuca na prazan želudac je 1,5-2,0 pH. Kiselost na površini epitelnog sloja okrenutom prema lumenu želuca je 1,5-2,0 pH. Kiselost u dubini epitelnog sloja želuca je oko 7,0 pH. Normalna kiselost u antrumu želuca je 1,3-7,4 pH.
Uobičajena je zabluda da je glavni problem za osobu povećana kiselost želuca. Od žgaravice i čireva.
Zapravo, mnogo veći problem je niska kiselost želuca, koja se javlja višestruko češće.
Glavni uzrok žgaravice u 95% nije višak, već nedostatak hlorovodonične kiseline u želucu.
Nedostatak hlorovodonične kiseline stvara idealne uslove za kolonizaciju crevnog trakta raznim bakterijama, protozoama i crvima.
Podmuklost situacije je u tome što se niska kiselost želuca "ponaša tiho" i ostaje neprimijećena od strane osobe.
Evo liste znakova koji omogućavaju sumnju na smanjenje želučane kiseline.
- Nelagodnost u stomaku nakon jela.
- Mučnina nakon uzimanja lijekova.
- Nadutost u tankom crijevu.
- Rijetka stolica ili zatvor.
- Nesvarene čestice hrane u stolici.
- Svrab oko anusa.
- Višestruke alergije na hranu.
- Disbakterioza ili kandidijaza.
- Proširene krvne žile na obrazima i nosu.
- Akne.
- Slabi nokti koji se ljušte.
- Anemija zbog slabe apsorpcije gvožđa.
Naravno, za tačnu dijagnozu niske kiselosti potrebno je određivanje pH želudačnog soka.(za to trebate kontaktirati gastroenterologa).
Kada je kiselost povećana, postoji mnogo lijekova za smanjenje.
U slučaju niske kiselosti, vrlo je malo efikasnih lijekova.
U pravilu se koriste preparati hlorovodonične kiseline ili biljne gorčine koji stimulišu odvajanje želudačnog soka (pelin, kalamus, pepermint, komorač itd.).
Gušterača - sok pankreasa je blago alkalan (pH 7,5 - 8,0)
Tanko crijevo - alkalno (pH 8,0)
Normalna kiselost lukovice duodenuma je 5,6-7,9 pH. Kiselost u jejunumu i ileumu je neutralna ili blago alkalna i kreće se od 7 do 8 pH. Kiselost soka tankog crijeva je 7,2-7,5 pH. Uz pojačano lučenje, dostiže 8,6 pH. Kiselost sekreta duodenalnih žlijezda - od pH 7 do 8 pH.
Debelo crijevo - blago kiselo (5,8 - 6,5 pH)
Ovo je slabo kiselo okruženje, koje održava normalna mikroflora, posebno bifidobakterije, laktobacili i propionobakterije zbog činjenice da neutrališu alkalne metaboličke proizvode i proizvode svoje kisele metabolite - mliječnu kiselinu i druge organske kiseline. Proizvodnjom organskih kiselina i snižavanjem pH vrijednosti crijevnog sadržaja, normalna mikroflora stvara uslove u kojima se patogeni i oportunistički mikroorganizmi ne mogu razmnožavati. Zato streptokoke, stafilokoke, klebsiele, gljivice klostridije i druge "loše" bakterije čine samo 1% cjelokupne crijevne mikroflore zdrave osobe.
Urin - pretežno blago kiseli (pH 4,5-8)
Kada se jede sa životinjskim proteinima koji sadrže sumpor i fosfor, izlučuje se uglavnom kiseli urin (pH manji od 5); u konačnom urinu postoji značajna količina anorganskih sulfata i fosfata. Ako je hrana uglavnom mliječna ili biljna, onda je urin sklon alkalizaciji (pH preko 7). Bubrežni tubuli igraju značajnu ulogu u održavanju acido-bazne ravnoteže. Kiseli urin će se izlučivati u svim stanjima koja dovode do metaboličke ili respiratorne acidoze jer bubrezi kompenzuju promene u acido-baznoj ravnoteži.
Koža - blago kisela reakcija (pH 4-6)
Ako je koža sklona masnoći, pH vrijednost može se približiti 5,5. A ako je koža jako suva, pH može biti i do 4,4.
Baktericidno svojstvo kože, koje joj daje sposobnost da se odupre invaziji mikroba, je zbog kisele reakcije keratina, posebnog hemijskog sastava sebuma i znoja, prisustva zaštitnog vodeno-lipidnog omotača sa visokom koncentracijom vodika. jona na njegovoj površini. Niskomolekularne masne kiseline koje se nalaze u njegovom sastavu, prvenstveno glikofosfolipidi i slobodne masne kiseline, imaju bakteriostatsko djelovanje koje je selektivno za patogene mikroorganizme.
Spolni organi
Normalna kiselost ženske vagine kreće se od 3,8 do 4,4 pH i u prosjeku između 4,0 i 4,2 pH.
Na rođenju, vagina djevojčice je sterilna. Zatim, u roku od nekoliko dana, nastanjuju ga razne bakterije, uglavnom stafilokoki, streptokoki, anaerobi (odnosno bakterije kojima nije potreban kisik za život). Prije početka menstruacije, nivo kiselosti (pH) vagine je blizu neutralnog (7,0). Ali tokom puberteta se zidovi vagine zadebljaju (pod uticajem estrogena – jednog od ženskih polnih hormona), pH pada na 4,4 (tj. povećava se kiselost), što izaziva promene u vaginalnoj flori.
Šupljina maternice je inače sterilna, a laktobacili koji naseljavaju vaginu i održavaju visoku kiselost njenog okruženja sprečavaju ulazak patogena u nju. Ako se iz nekog razloga kiselost vagine pomakne ka alkalnoj, broj laktobacila naglo opada, a na njihovom mjestu se razvijaju drugi mikrobi koji mogu ući u maternicu i dovesti do upale, a potom i problema s trudnoćom.
Sperma
Normalan nivo kiselosti sperme je između 7,2 i 8,0 pH. Povećanje pH nivoa sperme javlja se tokom infektivnog procesa. Oštro alkalna reakcija sperme (kiselost oko 9,0-10,0 pH) ukazuje na patologiju prostate. Uz začepljenje izvodnih kanala oba sjemena vezikula, uočava se kisela reakcija sperme (kiselost 6,0-6,8 pH). Sposobnost oplodnje takve sperme je smanjena. U kiseloj sredini spermatozoidi gube pokretljivost i umiru. Ako kiselost sjemene tekućine postane manja od 6,0 pH, spermatozoidi potpuno gube pokretljivost i umiru.
Ćelije i intersticijska tečnost
U ćelijama tela pH vrednost je oko 7, u ekstracelularnoj tečnosti - 7,4. Nervni završeci koji su izvan ćelija veoma su osetljivi na promene pH vrednosti. Mehaničkim ili termičkim oštećenjem tkiva dolazi do uništavanja staničnih zidova i njihov sadržaj ulazi u nervne završetke. Kao rezultat toga, osoba osjeća bol.
Skandinavski istraživač Olaf Lindal napravio je sljedeći eksperiment: pomoću posebnog injektora bez igle, vrlo tanak mlaz otopine je ubrizgan kroz kožu osobe, koji nije oštetio stanice, već je djelovao na nervne završetke. Pokazalo se da su kationi vodonika ti koji uzrokuju bol, a sa smanjenjem pH otopine bol se pojačava.
Slično, otopina mravlje kiseline direktno "djeluje na živce", koja se ubrizgava pod kožu ubodom insekata ili koprive. Različite pH vrijednosti tkiva također objašnjavaju zašto osoba osjeća bol kod nekih upala, a ne kod drugih.
Zanimljivo je da je ubrizgavanje čiste vode pod kožu izazvalo posebno jak bol. Ova pojava, na prvi pogled čudna, objašnjava se ovako: ćelije u kontaktu sa čistom vodom pucaju kao rezultat osmotskog pritiska i njihov sadržaj deluje na nervne završetke.
Tabela 1. Indikatori vodika za otopine
|
Rješenje |
RN |
|
HCl |
1,0 |
|
H2SO4 |
1,2 |
|
H 2 C 2 O 4 |
1,3 |
|
NaHSO4 |
1,4 |
|
H 3 RO 4 |
1,5 |
|
Želudačni sok |
1,6 |
|
Vinska kiselina |
2,0 |
|
Limunova kiselina |
2,1 |
|
HNO 2 |
2,2 |
|
Limunov sok |
2,3 |
|
Mliječna kiselina |
2,4 |
|
Salicilna kiselina |
2,4 |
|
stonog sirćeta |
3,0 |
|
sok od grejpa |
3,2 |
|
CO 2 |
3,7 |
|
sok od jabuke |
3,8 |
|
H 2 S |
4,1 |
|
Urin |
4,8-7,5 |
|
Crna kafa |
5,0 |
|
Pljuvačka |
7,4-8 |
|
Mlijeko |
6,7 |
|
Krv |
7,35-7,45 |
|
Bile |
7,8-8,6 |
|
okeanska voda |
7,9-8,4 |
|
Fe(OH)2 |
9,5 |
|
MgO |
10,0 |
|
Mg(OH)2 |
10,5 |
|
Na2CO3 |
|
|
Ca(OH)2 |
11,5 |
|
NaOH |
13,0 |
Riblja jaja i mlađ posebno su osjetljivi na promjene pH podloge. Tabela omogućava niz zanimljivih zapažanja. pH vrijednosti, na primjer, odmah pokazuju komparativnu snagu kiselina i baza. Jasno je vidljiva i jaka promjena u neutralnom mediju kao rezultat hidrolize soli koje nastaju slabim kiselinama i bazama, kao i pri disocijaciji kiselih soli.
PH urina nije dobar pokazatelj ukupne pH vrijednosti tijela, a nije ni dobar pokazatelj ukupnog zdravlja.
Drugim riječima, bez obzira na to što jedete i na bilo koji pH urina, možete biti potpuno sigurni da će pH vaše arterijske krvi uvijek biti oko 7,4.
Kada osoba konzumira, na primjer, kiselu hranu ili životinjske bjelančevine, pod utjecajem puferskih sistema, pH se pomiče na kiselu stranu (postaje manji od 7), a kada se, na primjer, konzumira mineralna voda ili biljna hrana, prelazi u alkalni (postaje više od 7). Puferski sistemi održavaju pH u prihvatljivom rasponu za tijelo.
Inače, doktori kažu da mnogo lakše podnosimo prelazak na kiselu stranu (ista acidoza) nego na alkalnu stranu (alkaloza).
Nemoguće je promijeniti pH krvi bilo kakvim vanjskim utjecajem.
GLAVNI MEHANIZMI ODRŽAVANJA PH KRVI SU:
1. Puferski sistemi krvi (karbonat, fosfat, protein, hemoglobin)
Ovaj mehanizam djeluje vrlo brzo (djelići sekunde) i stoga spada u brze mehanizme za regulaciju stabilnosti unutrašnjeg okruženja.
Bikarbonatni pufer za krv prilično moćan i najmobilniji.
Jedan od važnih pufera krvi i drugih tjelesnih tekućina je bikarbonatni puferski sistem (HCO3/CO2): CO2 + H2O ⇄ HCO3- + H+ Glavna funkcija bikarbonatnog pufer sistema u krvi je neutralizacija H+ jona. Ovaj sistem pufera igra posebno važnu ulogu jer se koncentracije obe komponente pufera mogu podešavati nezavisno jedna od druge; [CO2] - disanjem, - u jetri i bubrezima. Dakle, to je otvoreni bafer sistem.
Hemoglobinski pufer sistem je najmoćniji.
On čini više od polovine puferskog kapaciteta krvi. Puferska svojstva hemoglobina su posljedica omjera reduciranog hemoglobina (HHb) i njegove kalijeve soli (KHb).
Proteini plazme zbog sposobnosti aminokiselina da joniziraju, obavljaju i pufersku funkciju (oko 7% puferskog kapaciteta krvi). U kiseloj sredini ponašaju se kao baze koje vežu kiselinu.
Sistem fosfatnog pufera(oko 5% puferskog kapaciteta krvi) formiraju neorganski krvni fosfati. Kisela svojstva pokazuju jednobazni fosfat (NaH 2 P0 4), a baze dvobazni fosfat (Na 2 HP0 4). Djeluju na istom principu kao i bikarbonati. Međutim, zbog niskog sadržaja fosfata u krvi, kapacitet ovog sistema je mali.
2. Respiratorni (plućni) sistem regulacije.
Zbog lakoće s kojom pluća regulišu koncentraciju CO2, ovaj sistem ima značajan puferski kapacitet. Uklanjanje suvišnih količina CO 2 , regeneracija bikarbonatnog i hemoglobinskog pufer sistema se izvode lako.
U mirovanju, osoba emituje 230 ml ugljičnog dioksida u minuti, odnosno oko 15.000 mmol dnevno. Kada se ugljični dioksid ukloni iz krvi, nestaje približno jednaka količina vodikovih iona. Stoga disanje igra važnu ulogu u održavanju acido-bazne ravnoteže. Dakle, ako se poveća kiselost krvi, onda povećanje sadržaja vodikovih jona dovodi do povećanja plućne ventilacije (hiperventilacije), dok se molekule ugljičnog dioksida izlučuju u velikim količinama i pH se vraća na normalne razine.
Povećanje sadržaja baza je praćeno hipoventilacijom, što rezultira povećanjem koncentracije ugljičnog dioksida u krvi i, shodno tome, koncentracije vodikovih iona, a pomak u reakciji krvi na alkalnu stranu je djelomično ili potpuno kompenzirano.
Shodno tome, sistem spoljašnjeg disanja je prilično brzo (u roku od nekoliko minuta) u stanju da eliminiše ili smanji pH promene i spreči razvoj acidoze ili alkaloze: povećanje ventilacije pluća za faktor 2 povećava pH krvi za oko 0,2; smanjenje ventilacije za 25% može smanjiti pH za 0,3-0,4.
3. Bubrežni (izlučni sistem)
Deluje veoma sporo (10-12 sati). Ali ovaj mehanizam je najmoćniji i u stanju je u potpunosti vratiti pH tijela uklanjanjem urina s alkalnim ili kiselim pH vrijednostima. Učešće bubrega u održavanju acido-bazne ravnoteže sastoji se u uklanjanju vodikovih jona iz organizma, reapsorpciji bikarbonata iz tubularne tekućine, sintetiziranju bikarbonata u slučaju njegovog nedostatka i uklanjanju viška.
Glavni mehanizmi za smanjenje ili eliminaciju pomaka u kiselinsko-baznoj ravnoteži krvi koje ostvaruju bubrežni nefroni uključuju acidogenezu, amoniogenezu, lučenje fosfata i mehanizam izmjene K+,Ka+.
Mehanizam regulacije pH krvi u cijelom organizmu sastoji se u zajedničkom djelovanju vanjskog disanja, krvotoka, izlučivanja i puferskog sistema. Dakle, ako se kao rezultat povećanog stvaranja H 2 CO 3 ili drugih kiselina pojavi višak anjona, oni se prvo neutraliziraju puferskim sistemima. Paralelno s tim, pojačava se disanje i cirkulacija krvi, što dovodi do povećanja oslobađanja ugljičnog dioksida iz pluća. Nehlapljive kiseline se zauzvrat izlučuju urinom ili znojem.
Normalno, pH krvi se može promijeniti samo na kratko. Naravno, sa oštećenjem pluća ili bubrega, funkcionalne sposobnosti tijela da održava pH na odgovarajućem nivou su smanjene. Ako se u krvi pojavi velika količina kiselih ili baznih jona, samo puferski mehanizmi (bez pomoći sistema za izlučivanje) neće održavati pH na konstantnom nivou. To dovodi do acidoze ili alkaloze. objavljeno
© Olga Butakova "Kiselo-bazna ravnoteža je osnova života"
Priča
Jednačine koje se odnose na pH i pOH
Izlaz pH vrijednosti
U čistoj vodi na 25°C, koncentracije vodikovih iona () i hidroksidnih iona () su iste i iznose 10 -7 mol/l, što direktno proizilazi iz definicije ionskog proizvoda vode, koji je jednak i iznosi 10 -14 mol² / l² (na 25°C).
Kada su koncentracije oba tipa jona u otopini iste, kaže se da otopina ima neutralan reakcija. Kada se u vodu doda kiselina, koncentracija vodikovih iona se povećava, a koncentracija hidroksidnih iona shodno tome opada, kada se doda baza, naprotiv, sadržaj hidroksidnih jona raste, a koncentracija vodikovih iona opada. Kada > recite da je rješenje kiselo, a za > - alkalne.
Radi lakšeg prikaza, kako bi se riješio negativnog eksponenta, umjesto koncentracija vodikovih jona, koristi se njihov decimalni logaritam, uzet sa suprotnim predznakom, koji je zapravo indikator vodonika - pH).
pOH
Recipročna pH vrijednost postala je nešto manje rasprostranjena - pokazatelj bazičnosti otopine, pOH, jednak negativnom decimalnom logaritmu koncentracije u otopini OH - jona:
kao u bilo kojoj vodenoj otopini na 22 ° C \u003d 1,0 × 10 - 14, očito je da na ovoj temperaturi:
pH vrijednosti u otopinama različite kiselosti
- Suprotno popularnom mišljenju, pH može varirati ne samo u rasponu od 0 do 14, već može ići i preko ovih granica. Na primjer, pri koncentraciji vodikovih iona = 10 -15 mol / l, pH = 15, pri koncentraciji hidroksidnih iona od 10 mol / l pOH = -1.
|
Pošto je na 25 °C (standardni uslovi) · = 10 -14, jasno je da je na ovoj temperaturi pH + pOH = 14.
Pošto je u kiselim rastvorima > 10 -7, onda je pH kiselih rastvora pH< 7, аналогично pH щелочных растворов pH >7, pH neutralnih rastvora je 7. Na višim temperaturama, konstanta disocijacije vode raste, a ionski proizvod vode se povećava u skladu s tim, pa je pH neutralan.< 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.
Metode za određivanje pH vrijednosti
Nekoliko metoda se široko koristi za određivanje pH vrijednosti otopina. pH vrijednost se može aproksimirati pomoću indikatora, precizno izmjerena pH metrom ili analitički odrediti izvođenjem acido-bazne titracije.
- Za grubu procjenu koncentracije vodikovih iona široko se koriste kiselinsko-bazni indikatori - organske tvari za bojenje, čija boja ovisi o pH medija. Najpoznatiji indikatori su lakmus, fenolftalein, metil narandža (metilnarandža) i drugi. Indikatori mogu postojati u dva različito obojena oblika, kiseli ili bazični. Promjena boje svakog indikatora događa se u njegovom rasponu kiselosti, obično 1-2 jedinice.
Za proširenje radnog opsega pH merenja koristi se takozvani univerzalni indikator, koji je mešavina više indikatora. Univerzalni indikator uzastopno mijenja boju od crvene preko žute, zelene, plave do ljubičaste kada prelazi iz kiselog u alkalni region. Određivanje pH indikatorskom metodom je teško za zamućene ili obojene otopine.
- Upotreba posebnog uređaja - pH metra - omogućava vam mjerenje pH u širem rasponu i preciznije (do 0,01 pH jedinica) nego s indikatorima. Ionometrijska metoda za određivanje pH bazira se na mjerenju EMF galvanskog kola milivoltmetar-jonometrom, uključujući specijalnu staklenu elektrodu, čiji potencijal ovisi o koncentraciji H+ iona u okolnom rastvoru. Metoda je zgodna i vrlo precizna, posebno nakon kalibracije indikatorske elektrode u odabranom pH opsegu, omogućava mjerenje pH neprozirnih i obojenih otopina, te se stoga široko koristi.
- Analitička volumetrijska metoda - kiselinsko-bazna titracija - takođe daje tačne rezultate za određivanje kiselosti rastvora. Otopina poznate koncentracije (titrant) dodaje se kap po kap testnoj otopini. Kada se pomiješaju, dolazi do hemijske reakcije. Tačka ekvivalencije - trenutak kada je titrant dovoljan da potpuno završi reakciju - fiksira se pomoću indikatora. Nadalje, znajući koncentraciju i volumen dodane otopine titranta, izračunava se kiselost otopine.
- Utjecaj temperature na pH vrijednosti
0,001 mol/L HCl na 20 °C ima pH=3, na 30 °C pH=3
0,001 mol/L NaOH na 20 °C ima pH=11,73, na 30 °C pH=10,83
U ovom članku odgovaramo na pitanja koja je kiselost vina i kako se ona određuje. Šta je pH i zašto bi ga potrošač trebao znati. Šta je stepen alkohola.
stepen alkohola
Jedna od ovih skraćenica je vrlo jednostavna - ABV znači na engleskom "alcohol by volume", oni. sadržaj alkohola (u našem slučaju etanola) u zapremini tečnosti. Obično se mjeri u postocima. A u kolokvijalnom govoru to se zove diploma. Na primjer, izraz votka od četrdeset stupnjeva znači da predloženo rješenje sadrži 40% - četrdeset posto alkohola po zapremini.
Volumenski postotak ili stepen se mjeri u mililitrima "čistog" etanola u zapremini od 100 ml na temperaturi od 20 stepeni Celzijusa.
Ukratko, jasno je da ako na boci piše ABV 5,5%, kao na primjer na nekim Moscato d'Asti vinima, onda se ovo lagano gazirano i niskoalkoholno vino može lagano pijuckati cijelu večer bez straha od mamurluka. sutradan. Kako kažu, u kefiru ima više alkohola!
Inače, zbog toga su Moscato d'Asti i još jedno talijansko pjenušavo vino, Prosecco, toliko popularni na holivudskim zabavama. Svi šetaju čitavo veče sa čašom u ruci, ali nema pijanaca. I sami se možete odvesti kući. Iako, sudeći po vijestima, učesnike ovih zabava nije baš briga za ovo drugo.
Malo teorije - šta je pH
Na intuitivnom nivou, svi otprilike razumijemo šta je kiselost. Stepen "kiselosti", da tako kažem. U hemiji, ovaj izraz je kiselost, lat. aciditas, eng. kiselost - označava karakteristiku aktivnosti vodikovih jona u rastvorima i tečnostima.
Postoje istinska (aktivna) i ukupna (titrirajuća) kiselost. U vodenim rastvorima neorganske supstance, tj. soli, kiseline i alkalije (otopljene) se odvajaju na svoje sastavne jone.
Istovremeno, pozitivno nabijeni ioni vodonika H+ su nosioci kiselih svojstava i negativno nabijenih jona OH-(nazivaju se i hidroksili) - nosioci alkalnih svojstava.
Prije stotinu godina, hemičari su uveli poseban vodikov indeks, koji se obično označava simbolima pH.
Malo matematike
Nenudisti(c) i ne-matematičari(c) mogu preskočiti ovaj pasus. A za ostalo, obavijestit ćemo vas da za vodene otopine vrijedi jednadžba ravnoteže - proizvod aktivnosti H + i OH- jona je konstantan. U takozvanim normalnim uslovima, tj. pri temperaturi vode od 22°C i normalnom pritisku, jednaka je 10 na minus 14. stepen.
Danski biohemičar Sorensen je 1909. godine uveo pH vrijednost, koja je po definiciji jednaka decimalnom logaritmu aktivnosti vodikovih jona, uzeto sa minusom:
pH= - lg (H+ aktivnost)
U neutralnom mediju, kao što smo upravo rekli, aktivnosti jona su jednake, tj. proizvod aktivnosti H+ i OH- aktivnosti jednak je kvadratu aktivnosti H+. I to je jednako 10 na minus 14. stepen.
Dakle, nakon dijeljenja 14 sa 2, negativni decimalni logaritam će biti jednak 7. To znači da je (na temperaturi od 22 ° C) kiselost čiste vode, odnosno neutralna kiselost jednaka sedam jedinica: pH= 7.
Otopine i tekućine se smatraju kiselim ako su pH manje od 7, i alkalni, ako više.
Tipično, prehrambeni proizvodi, uključujući vino, imaju tendenciju da budu kiseli. Alkalne reakcije su hemijska sredstva za dizanje tijesta (soda, amonijum karbonat) i proizvodi pripremljeni njihovom upotrebom, kao što su kolačići i medenjaci.
Tri vrste kiselosti
Vratimo se na krivicu. Termin "kiselost" jedan je od najčešće korištenih u analizi, opisu i proizvodnji vina. U stvari, kiselost je jedna od najvažnijih karakteristika hemije i ukusa vina. Postoje tri vrste kiselosti u proizvodnji vina:
- ukupno ili titrirano
- aktivno ili tačno - ovo je [vodonik] indikator aktivnosti pH
- hlapljiva kiselost
Titrabilna kiselost
Titraciona ili ukupna kiselost određuje sadržaj u soku ili vinu svih slobodnih kiselina i njihovih kiselih soli u agregatu.
Njegova vrijednost je određena količinom alkalija (na primjer, kaustične sode ili kalija) potrebne za neutralizaciju ovih kiselina. Odnosno, količina lužine koja se mora dodati vinu da bi se iz njega dobio apsolutno neutralan rastvor (pH=7,0).
Ukupna kiselost se mjeri u gramima po litru.
Aktivna kiselost
Aktivna ili prava kiselost pH . Matematički, ovo je negativni logaritam koncentracije vodikovih jona, kao što je gore spomenuto. Tehnički, ovo je najpreciznija mjera kiselosti vina.
Zavisi od količine najjačih kiselina sadržanih u vinu. Jake kiseline su one koje imaju najveću konstantu disocijacije (Kd) [kiseline].
Primjer tipičnih kiselina poredanih po "jači", to jest, u opadajućem redoslijedu konstante disocijacije (stepena kiseline):
- Limun Cd = 8,4 10-4
- Amber Cd = 7,4 10-4
- Apple Cd = 3,95 10-4
- Mliječni Kd = 1,4 10-4
Od vrijednosti pH ovisi o kvantitativnom odnosu proizvoda primarne i sekundarne fermentacije, sklonosti vina oksidaciji, kristalnoj i biološkoj zamućenosti, osjetljivosti na defekte i otpornosti na bolesti vina.
Primjeri
Jednostavno objašnjenje logaritamskog odnosa. Rješenje sa pH= 3 je deset puta kiselije od rastvora sa pH= 4. Ili, za praktičniji primjer, vino s pH= 3,2 25% kiselije od vina sa pH= 3.3.
Ukoliko je potrebno ispraviti kiselost vina, vinari dodaju mješavinu od 1,9 g/l mliječne kiseline i 2,27 g/l vinske (dioksijantarne ili vinske) kiseline. To omogućava smanjenje pH približno za 0,1 (opseg 3 do 4).
A ako je, na primjer, vino ispalo sa pH = 3,7 i vinar želi da ga dovede do pH = 3,5, on će udvostručiti ovu „dozu“.
VrijednostpHza neke proizvode
Donja tabela prikazuje vrijednosti kiselosti nekih uobičajenih namirnica i čiste vode na različitim temperaturama:
| Proizvod | kiselost, pH |
| Limunov sok | 2,1 |
| Vino, cca. | 3,5 |
| Sok od paradajza | 4,1 |
| sok od narandže | 4,2 |
| Crna kafa | 5,0 |
| Čista voda na 100°C | 6,13 |
| Čista voda na 50°C | 6,63 |
| Sveže mleko | 6,68 |
| Čista voda na 22°C | 7,0 |
| Čista voda na 0°C | 7,48 |
Isparljiva kiselost
Hlapljiva kiselost, ili skraćeno VA, je onaj dio kiselina u vinu koji se može otkriti nosom.
Za razliku od onih kiselina koje su opipljive po ukusu (kao što smo već govorili).
Hlapljiva kiselost, ili drugim riječima, kiselost vina, jedan je od najčešćih nedostataka. Njegovi glavni krivci su sirćetna kiselina (miriše na ocat) i njen ester, etil acetat (miriše na lak za nokte).
Bakterije odgovorne za hlapljivu kiselost napreduju u uvjetima niske kiselosti i visokog sadržaja šećera. U malim koncentracijama, hlapljiva kiselost daje vinu pikantnost. A kada je prag prekoračen, octeno-lak komponenta začepljuje korisne arome i kvari okus vina.
Učitavanje...