L'indice d'hydrogène - pH - est une mesure de l'activité (dans le cas de solutions diluées, il reflète la concentration) des ions hydrogène dans une solution, exprimant quantitativement son acidité, calculée comme un logarithme décimal négatif (pris avec le signe opposé) de l'activité des ions hydrogène, exprimée en moles par litre.
pH = – lg
Ce concept a été introduit en 1909 par le chimiste danois Sorensen. L'indicateur s'appelle pH, après les premières lettres des mots latins potentia hydrogéni - la force de l'hydrogène, ou pondus hydrogénii - le poids de l'hydrogène.
La valeur de pH réciproque est devenue un peu moins répandue - un indicateur de la basicité de la solution, pOH, égal au logarithme décimal négatif de la concentration dans la solution d'ions OH :
pOH = – lg
Dans l'eau pure à 25°C, les concentrations en ions hydrogène () et en ions hydroxyde () sont les mêmes et s'élèvent à 10 -7 mol/l, cela découle directement de la constante d'autoprotolyse de l'eau K w, qui est autrement appelée l'ion produit de l'eau :
K w \u003d \u003d 10 -14 [mol 2 / l 2] (à 25 ° C)
pH + pH = 14
Lorsque les concentrations des deux types d'ions dans une solution sont les mêmes, la solution est dite neutre. Lorsqu'un acide est ajouté à l'eau, la concentration en ions hydrogène augmente et la concentration en ions hydroxyde diminue en conséquence, lorsqu'une base est ajoutée, au contraire, la teneur en ions hydroxyde augmente et la concentration en ions hydrogène diminue. Quand > ils disent que la solution est acide, et quand > - alcaline.
Détermination du pH
Plusieurs méthodes sont largement utilisées pour déterminer la valeur du pH des solutions.
1) La valeur du pH peut être approximée avec des indicateurs, mesurée avec précision avec un pH-mètre ou déterminée analytiquement en effectuant un titrage acide-base.
Pour une estimation approximative de la concentration en ions hydrogène, des indicateurs acide-base sont largement utilisés - des substances colorantes organiques, dont la couleur dépend du pH du milieu. Les indicateurs les plus connus sont le tournesol, la phénolphtaléine, le méthyl orange (méthyl orange) et autres. Les indicateurs peuvent exister sous deux formes de couleurs différentes, acide ou basique. Le changement de couleur de chaque indicateur se produit dans sa plage d'acidité, généralement de 1 à 2 unités (voir tableau 1, leçon 2).
Pour étendre la plage de travail de la mesure du pH, on utilise l'indicateur dit universel, qui est un mélange de plusieurs indicateurs. L'indicateur universel change constamment de couleur du rouge au jaune, vert, bleu au violet lors du passage d'une région acide à une région alcaline. La détermination du pH par la méthode des indicateurs est difficile pour les solutions troubles ou colorées.
2) La méthode volumétrique analytique - titrage acide-base - donne également des résultats précis pour déterminer l'acidité totale des solutions. Une solution de concentration connue (titrant) est ajoutée goutte à goutte à la solution à tester. Lorsqu'ils sont mélangés, une réaction chimique se produit. Le point d'équivalence - le moment où le titrant est exactement suffisant pour terminer complètement la réaction - est fixé à l'aide d'un indicateur. De plus, connaissant la concentration et le volume de la solution de titrant ajoutée, l'acidité totale de la solution est calculée.
L'acidité de l'environnement est importante pour de nombreux processus chimiques, et la possibilité de l'apparition ou du résultat d'une réaction particulière dépend souvent du pH de l'environnement. Pour maintenir une certaine valeur de pH dans le système de réaction pendant la recherche en laboratoire ou en production, des solutions tampons sont utilisées qui vous permettent de maintenir une valeur de pH pratiquement constante lorsqu'elles sont diluées ou lorsque de petites quantités d'acide ou d'alcali sont ajoutées à la solution.
La valeur du pH est largement utilisée pour caractériser les propriétés acido-basiques de divers milieux biologiques (tableau 2).
L'acidité du milieu réactionnel revêt une importance particulière pour les réactions biochimiques se produisant dans les systèmes vivants. La concentration d'ions hydrogène dans une solution affecte souvent les propriétés physicochimiques et l'activité biologique des protéines et des acides nucléiques ; par conséquent, le maintien de l'homéostasie acido-basique est une tâche d'une importance exceptionnelle pour le fonctionnement normal de l'organisme. Le maintien dynamique du pH optimal des fluides biologiques est obtenu grâce à l'action de systèmes tampons.
3) L'utilisation d'un appareil spécial - un pH-mètre - vous permet de mesurer le pH dans une plage plus large et plus précise (jusqu'à 0,01 unités de pH) que l'utilisation d'indicateurs, est pratique et très précise, vous permet de mesurer le pH de l'opaque et des solutions colorées et donc largement utilisées.
À l'aide d'un pH-mètre, la concentration en ions hydrogène (pH) est mesurée dans les solutions, l'eau potable, les produits alimentaires et les matières premières, les objets environnementaux et les systèmes de production pour la surveillance continue des processus technologiques, y compris dans les environnements agressifs.
Un pH-mètre est indispensable pour la surveillance matérielle du pH des solutions de séparation d'uranium et de plutonium, lorsque les exigences d'exactitude des lectures de l'équipement sans son étalonnage sont extrêmement élevées.
L'appareil peut être utilisé dans les laboratoires fixes et mobiles, y compris les laboratoires de terrain, ainsi que dans les diagnostics cliniques, médico-légaux, de recherche, industriels, y compris les industries de la viande, des produits laitiers et de la boulangerie.
Récemment, les pH-mètres ont également été largement utilisés dans les aquariums, le contrôle de la qualité de l'eau domestique, l'agriculture (en particulier en culture hydroponique) et également pour le suivi des diagnostics de santé.
Tableau 2. Valeurs de pH pour certains systèmes biologiques et autres solutions
Indicateur d'hydrogène, pH(lat. ponde hydrogénée- "poids d'hydrogène", prononcé "pas") est une mesure de l'activité (dans des solutions fortement diluées, équivalente à la concentration) des ions hydrogène dans une solution, qui exprime quantitativement son acidité. De grandeur égale et de signe opposé au logarithme décimal de l'activité des ions hydrogène, qui s'exprime en moles par litre :
Histoire du pH.
concept pH introduit par le chimiste danois Sorensen en 1909. L'indicateur s'appelle pH (d'après les premières lettres des mots latins potentiel hydrogéné est la force de l'hydrogène, ou pondus hydrogéné est le poids de l'hydrogène). En chimie, la combinaison pX désignent généralement une valeur égale à LG X, mais avec une lettre H désignent dans ce cas la concentration en ions hydrogène ( H+), ou plutôt, l'activité thermodynamique des ions hydronium.
Équations reliant le pH et le pOH.
Sortie valeur pH.
Dans de l'eau pure à 25 °C, la concentration en ions hydrogène ([ H+]) et des ions hydroxyde ([ Oh− ]) sont identiques et égaux à 10 −7 mol/l, cela découle clairement de la définition du produit ionique de l'eau, égal à [ H+] · [ Oh− ] et est égal à 10 −14 mol²/l² (à 25 °C).
Si les concentrations de deux types d'ions dans une solution sont les mêmes, on dit alors que la solution a une réaction neutre. Lorsqu'un acide est ajouté à l'eau, la concentration en ions hydrogène augmente et la concentration en ions hydroxyde diminue; lorsqu'une base est ajoutée, au contraire, la teneur en ions hydroxyde augmente et la concentration en ions hydrogène diminue. Lorsque [ H+] > [Oh− ] on dit que la solution est acide, et quand [ Oh − ] > [H+] - alcalin.
Pour le rendre plus pratique à représenter, pour se débarrasser de l'exposant négatif, au lieu des concentrations d'ions hydrogène, on utilise leur logarithme décimal, qui est pris avec le signe opposé, qui est l'exposant hydrogène - pH.
Indice de basicité d'une solution pOH.
L'inverse est légèrement moins populaire pH valeur - indice de basicité de la solution, pOH, qui est égal au logarithme décimal (négatif) de la concentration dans la solution d'ions Oh − :
comme dans toute solution aqueuse à 25°C, puis à cette température :
Valeurs de pH dans des solutions d'acidité différente.
- Contrairement aux croyances populaires, pH peut varier à l'exception de l'intervalle 0 - 14, il peut aussi aller au-delà de ces limites. Par exemple, à une concentration d'ions hydrogène [ H+] = 10 −15 mol/l, pH= 15, à une concentration en ions hydroxyde de 10 mol/l pOH = −1 .
Parce que à 25 °C (conditions standard) [ H+] [Oh − ] = 10 −14 , il est clair qu'à cette température pH + pH = 14.
Parce que dans des solutions acides [ H+] > 10 −7 , ce qui signifie que pour les solutions acides pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH les solutions neutres sont de 7. À des températures plus élevées, la constante de dissociation électrolytique de l'eau augmente, ce qui signifie que le produit ionique de l'eau augmente, alors il sera neutre pH= 7 (ce qui correspond à des concentrations simultanément augmentées H+, et Oh-); à température décroissante, au contraire, neutre pH augmente.
Méthodes de détermination de la valeur du pH.
Il existe plusieurs méthodes pour déterminer la valeur pH solutions. La valeur du pH est estimée approximativement à l'aide d'indicateurs, mesurés avec précision à l'aide de pH-mètre ou déterminé analytiquement en effectuant un titrage acido-basique.
- Pour une estimation grossière de la concentration en ions hydrogène, on utilise souvent indicateurs acido-basiques- les colorants organiques dont la couleur dépend de pH environnement. Les indicateurs les plus populaires sont : le tournesol, la phénolphtaléine, le méthyl orange (méthyl orange), etc. Les indicateurs peuvent être sous 2 formes de couleurs différentes - acide ou basique. Le changement de couleur de tous les indicateurs se produit dans leur plage d'acidité, souvent de 1 à 2 unités.
- Pour augmenter l'intervalle de mesure de travail pH appliquer Indicateur universel, qui est un mélange de plusieurs indicateurs. L'indicateur universel change constamment de couleur du rouge au jaune, vert, bleu au violet lors du passage d'une région acide à une région alcaline. Définitions pH la méthode de l'indicateur est difficile pour les solutions troubles ou colorées.
- L'utilisation d'un appareil spécial - pH-mètre - permet de mesurer pH sur une plage plus large et plus précise (jusqu'à 0,01 unités pH) qu'avec des indicateurs. Méthode de détermination ionométrique pH est basé sur la mesure de la FEM d'un circuit galvanique avec un millivoltmètre-ionomètre, qui comprend une électrode de verre, dont le potentiel dépend de la concentration d'ions H+ dans la solution environnante. La méthode présente une précision et une commodité élevées, en particulier après l'étalonnage de l'électrode indicatrice dans la plage sélectionnée pH, ce qui permet de mesurer pH solutions opaques et colorées et est donc souvent utilisé.
- Méthode volumétrique analytique — titrage acido-basique- donne également des résultats précis pour déterminer l'acidité des solutions. Une solution de concentration connue (titrant) est ajoutée goutte à goutte à la solution à tester. Lorsqu'ils sont mélangés, une réaction chimique se produit. Le point d'équivalence - le moment où le titrant est exactement suffisant pour terminer la réaction - est fixé à l'aide d'un indicateur. Après cela, si la concentration et le volume de la solution titrée ajoutée sont connus, l'acidité de la solution est déterminée.
- pH:
0,001 mol/L HClà 20 °C a pH=3, à 30 °C pH=3,
0,001 mol/L NaOHà 20 °C a pH=11.73, à 30 °C pH=10,83,
Influence de la température sur les valeurs pH expliquer la dissociation différente des ions hydrogène (H +) et n'est pas une erreur expérimentale. L'effet de la température ne peut pas être compensé électroniquement pH-mètre.
Le rôle du pH en chimie et en biologie.
L'acidité de l'environnement est importante pour la plupart des processus chimiques, et la possibilité de l'apparition ou du résultat d'une réaction particulière dépend souvent de pH environnement. Pour garder une certaine valeur pH dans le système de réaction lors d'études en laboratoire ou en production, des solutions tampons sont utilisées pour maintenir une valeur presque constante pH lorsqu'il est dilué ou lorsque de petites quantités d'acide ou d'alcali sont ajoutées à la solution.
Indicateur d'hydrogène pH souvent utilisé pour caractériser les propriétés acido-basiques de divers milieux biologiques.
Pour les réactions biochimiques, l'acidité du milieu réactionnel se produisant dans les systèmes vivants est d'une grande importance. La concentration d'ions hydrogène dans une solution affecte souvent les propriétés physicochimiques et l'activité biologique des protéines et des acides nucléiques ; par conséquent, le maintien de l'homéostasie acido-basique est une tâche d'une importance exceptionnelle pour le fonctionnement normal de l'organisme. Maintien dynamique de l'optimum pH fluides biologiques est réalisé sous l'action des systèmes tampons de l'organisme.
Dans le corps humain dans différents organes, la valeur du pH est différente.
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Quelques significations pH. |
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Substance |
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électrolyte dans les batteries au plomb |
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Suc gastrique |
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Jus de citron (solution d'acide citrique à 5 %) |
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vinaigre alimentaire |
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Coca Cola |
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jus de pomme |
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Peau d'une personne en bonne santé |
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Pluie acide |
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Boire de l'eau |
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Eau pure à 25°C |
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Eau de mer |
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Savon (gras) pour les mains |
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Ammoniac |
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Eau de Javel (eau de Javel) |
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Solutions alcalines concentrées |
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Les tissus d'un organisme vivant sont très sensibles aux fluctuations de pH - en dehors de la plage autorisée, les protéines sont dénaturées: les cellules sont détruites, les enzymes perdent leur capacité à remplir leurs fonctions, la mort de l'organisme est possible
Qu'est-ce que le pH (indice d'hydrogène) et l'équilibre acido-basique
Le rapport de l'acide et de l'alcali dans n'importe quelle solution est appelé équilibre acido-basique.(ABR), bien que les physiologistes pensent qu'il est plus correct d'appeler ce rapport l'état acido-basique.
KShchr est caractérisé par un indicateur spécial pH(puissance Hydrogène - "puissance de l'hydrogène"), qui indique le nombre d'atomes d'hydrogène dans une solution donnée. A un pH de 7,0, on parle d'un environnement neutre.
Plus le pH est bas, plus l'environnement est acide (de 6,9 à O).
Un environnement alcalin a un pH élevé (de 7,1 à 14,0).
Le corps humain est composé à 70% d'eau, l'eau est donc l'un de ses constituants les plus importants. J a mangéune personne a un certain rapport acide-base, caractérisé par un indice de pH (hydrogène).
La valeur du pH dépend du rapport entre les ions chargés positivement (formant un environnement acide) et les ions chargés négativement (formant un environnement alcalin).
Le corps s'efforce constamment d'équilibrer ce rapport, en maintenant un niveau de pH strictement défini. Lorsque l'équilibre est perturbé, de nombreuses maladies graves peuvent survenir.
Gardez le bon équilibre de pH pour une bonne santé
Le corps est capable d'absorber et de stocker correctement les minéraux et les nutriments uniquement au bon niveau d'équilibre acido-basique. Les tissus d'un organisme vivant sont très sensibles aux fluctuations de pH - en dehors de la plage autorisée, les protéines sont dénaturées: les cellules sont détruites, les enzymes perdent leur capacité à remplir leurs fonctions et le corps peut mourir. Par conséquent, l'équilibre acido-basique dans le corps est étroitement régulé.
Notre corps utilise de l'acide chlorhydrique pour décomposer les aliments. Dans le processus d'activité vitale du corps, des produits de désintégration acides et alcalins sont nécessaires., et le premier est formé plus que le second. Par conséquent, les systèmes de défense de l'organisme, qui assurent l'invariabilité de son ASC, sont "accordés" principalement pour neutraliser et excréter, tout d'abord, les produits de désintégration acides.
Le sang a une réaction légèrement alcaline : Le pH du sang artériel est de 7,4 et celui du sang veineux est de 7,35 (en raison de l'excès de CO2).
Un changement de pH d'au moins 0,1 peut entraîner une pathologie grave.
Avec un changement du pH sanguin de 0,2, un coma se développe, de 0,3, une personne meurt.
Le corps a différents niveaux de PH
Salive - réaction principalement alcaline (fluctuation du pH 6,0 - 7,9)
En règle générale, l'acidité de la salive humaine mixte est de 6,8 à 7,4 pH, mais à un taux de salivation élevé, elle atteint 7,8 pH. L'acidité de la salive des glandes parotides est de 5,81 pH, les glandes sous-maxillaires - 6,39 pH. Chez les enfants, l'acidité moyenne de la salive mixte est de 7,32 pH, chez les adultes - 6,40 pH (Rimarchuk G.V. et autres). L'équilibre acido-basique de la salive, à son tour, est déterminé par un équilibre similaire dans le sang, qui nourrit les glandes salivaires.
Œsophage - L'acidité normale dans l'œsophage est de 6,0 à 7,0 pH.
Foie - la réaction de la bile kystique est proche de la neutralité (pH 6,5 - 6,8), la réaction de la bile hépatique est alcaline (pH 7,3 - 8,2)
Estomac - fortement acide (au plus fort de la digestion pH 1,8 - 3,0)
L'acidité maximale théoriquement possible dans l'estomac est de 0,86 pH, ce qui correspond à une production d'acide de 160 mmol/l. L'acidité minimale théoriquement possible dans l'estomac est de 8,3 pH, ce qui correspond à l'acidité d'une solution saturée d'ions HCO 3 -. L'acidité normale dans la lumière du corps de l'estomac à jeun est de 1,5 à 2,0 pH. L'acidité à la surface de la couche épithéliale faisant face à la lumière de l'estomac est de 1,5 à 2,0 pH. L'acidité dans la profondeur de la couche épithéliale de l'estomac est d'environ 7,0 pH. L'acidité normale dans l'antre de l'estomac est de 1,3 à 7,4 pH.
C'est une idée fausse commune que le principal problème pour une personne est l'augmentation de l'acidité de l'estomac. De ses brûlures d'estomac et de ses ulcères.
En fait, un problème beaucoup plus important est la faible acidité de l'estomac, qui se produit plusieurs fois plus souvent.
La principale cause de brûlures d'estomac dans 95% des cas n'est pas un excès, mais un manque d'acide chlorhydrique dans l'estomac.
Le manque d'acide chlorhydrique crée des conditions idéales pour la colonisation du tractus intestinal par diverses bactéries, protozoaires et vers.
L'insidieux de la situation est que la faible acidité de l'estomac "se comporte tranquillement" et passe inaperçue pour une personne.
Voici une liste de signes qui permettent de suspecter une diminution de l'acide gastrique.
- Inconfort dans l'estomac après avoir mangé.
- Nausées après la prise de médicaments.
- Flatulence dans l'intestin grêle.
- Selles molles ou constipation.
- Particules alimentaires non digérées dans les selles.
- Démangeaisons autour de l'anus.
- Allergies alimentaires multiples.
- Dysbactériose ou candidose.
- Vaisseaux sanguins dilatés sur les joues et le nez.
- Acné.
- Ongles faibles et qui pèlent.
- Anémie due à une mauvaise absorption du fer.
Bien sûr, un diagnostic précis de faible acidité nécessite de déterminer le pH du suc gastrique.(pour cela, vous devez contacter un gastro-entérologue).
Lorsque l'acidité est augmentée, il existe de nombreux médicaments pour la réduire.
En cas de faible acidité, il existe très peu de remèdes efficaces.
En règle générale, on utilise des préparations d'acide chlorhydrique ou d'amertume végétale qui stimulent la séparation du suc gastrique (absinthe, calamus, menthe poivrée, fenouil, etc.).
Pancréas - le suc pancréatique est légèrement alcalin (pH 7,5 - 8,0)
Intestin grêle - alcalin (pH 8,0)
L'acidité normale dans le bulbe duodénal est de 5,6 à 7,9 pH. L'acidité dans le jéjunum et l'iléon est neutre ou légèrement alcaline et varie de 7 à 8 pH. L'acidité du jus de l'intestin grêle est de 7,2 à 7,5 pH. Avec une sécrétion accrue, il atteint 8,6 pH. L'acidité de la sécrétion des glandes duodénales - de pH 7 à 8 pH.
Gros intestin - légèrement acide (5,8 - 6,5 pH)
Il s'agit d'un environnement faiblement acide, qui est maintenu par une microflore normale, en particulier les bifidobactéries, les lactobacilles et les propionobactéries, car ils neutralisent les produits métaboliques alcalins et produisent leurs métabolites acides - acide lactique et autres acides organiques. En produisant des acides organiques et en abaissant le pH du contenu intestinal, la microflore normale crée des conditions dans lesquelles les micro-organismes pathogènes et opportunistes ne peuvent pas se multiplier. C'est pourquoi les streptocoques, staphylocoques, klebsiella, champignons clostridia et autres «mauvaises» bactéries ne représentent que 1% de l'ensemble de la microflore intestinale d'une personne en bonne santé.
Urine - principalement légèrement acide (pH 4,5-8)
En mangeant avec des protéines animales contenant du soufre et du phosphore, l'urine acide est principalement excrétée (pH inférieur à 5); dans l'urine finale, il y a une quantité importante de sulfates et de phosphates inorganiques. Si la nourriture est principalement laitière ou végétale, l'urine a tendance à être alcalinisée (pH supérieur à 7). Les tubules rénaux jouent un rôle important dans le maintien de l'équilibre acido-basique. L'urine acide sera excrétée dans toutes les conditions conduisant à une acidose métabolique ou respiratoire, car les reins compensent les changements d'équilibre acido-basique.
Peau - réaction légèrement acide (pH 4-6)
Si la peau est grasse, la valeur du pH peut approcher 5,5. Et si la peau est très sèche, le pH peut monter jusqu'à 4,4.
La propriété bactéricide de la peau, qui lui confère la capacité de résister à l'invasion microbienne, est due à la réaction acide de la kératine, à la composition chimique particulière du sébum et de la sueur et à la présence d'un manteau hydrolipidique protecteur à forte concentration en ions hydrogène à sa surface. Les acides gras de bas poids moléculaire entrant dans sa composition, principalement des glycophospholipides et des acides gras libres, ont un effet bactériostatique sélectif vis-à-vis des microorganismes pathogènes.
Organes sexuels
L'acidité normale du vagin d'une femme varie de 3,8 à 4,4 pH et se situe en moyenne entre 4,0 et 4,2 pH.
À la naissance, le vagin d'une fille est stérile. Puis, en quelques jours, il est peuplé de bactéries diverses, principalement des staphylocoques, des streptocoques, des anaérobies (c'est-à-dire des bactéries qui n'ont pas besoin d'oxygène pour vivre). Avant le début des menstruations, le niveau d'acidité (pH) du vagin est proche de la neutralité (7,0). Mais pendant la puberté, les parois du vagin s'épaississent (sous l'influence des œstrogènes - l'une des hormones sexuelles féminines), le pH chute à 4,4 (c'est-à-dire que l'acidité augmente), ce qui provoque des modifications de la flore vaginale.
La cavité utérine est normalement stérile et l'entrée d'agents pathogènes dans celle-ci est empêchée par les lactobacilles qui habitent le vagin et maintiennent l'acidité élevée de son environnement. Si, pour une raison quelconque, l'acidité du vagin se déplace vers l'alcalinité, le nombre de lactobacilles chute fortement et, à leur place, d'autres microbes se développent qui peuvent pénétrer dans l'utérus et entraîner une inflammation, puis des problèmes de grossesse.
Sperme
Le niveau normal d'acidité du sperme se situe entre 7,2 et 8,0 pH. Une augmentation du niveau de pH des spermatozoïdes se produit au cours d'un processus infectieux. Une réaction fortement alcaline du sperme (acidité d'environ 9,0 à 10,0 pH) indique une pathologie de la prostate. Avec le blocage des canaux excréteurs des deux vésicules séminales, une réaction acide du sperme est notée (acidité 6,0-6,8 pH). La capacité de fécondation de ces spermatozoïdes est réduite. Dans un environnement acide, les spermatozoïdes perdent leur mobilité et meurent. Si l'acidité du liquide séminal devient inférieure à 6,0 pH, les spermatozoïdes perdent complètement leur mobilité et meurent.
Cellules et liquide interstitiel
Dans les cellules du corps, la valeur du pH est d'environ 7, dans le liquide extracellulaire - 7,4. Les terminaisons nerveuses situées à l'extérieur des cellules sont très sensibles aux changements de pH. Avec des dommages mécaniques ou thermiques aux tissus, les parois cellulaires sont détruites et leur contenu pénètre dans les terminaisons nerveuses. En conséquence, la personne ressent de la douleur.
Le chercheur scandinave Olaf Lindal a fait l'expérience suivante: à l'aide d'un injecteur spécial sans aiguille, un très mince jet de solution a été injecté à travers la peau d'une personne, ce qui n'a pas endommagé les cellules, mais a agi sur les terminaisons nerveuses. Il a été démontré que ce sont les cations hydrogène qui causent la douleur, et avec une diminution du pH de la solution, la douleur s'intensifie.
De même, une solution d'acide formique "agit directement sur les nerfs", qui est injectée sous la peau par des insectes piqueurs ou des orties. Les différentes valeurs de pH des tissus expliquent également pourquoi une personne ressent de la douleur dans certaines inflammations, et pas dans d'autres.
Fait intéressant, l'injection d'eau pure sous la peau a causé une douleur particulièrement intense. Ce phénomène, étrange à première vue, s'explique ainsi : les cellules, au contact de l'eau pure, se rompent sous l'effet de la pression osmotique et leur contenu agit sur les terminaisons nerveuses.
Tableau 1. Indicateurs d'hydrogène pour les solutions
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Solution |
RN |
|
HCl |
1,0 |
|
H2SO4 |
1,2 |
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H2C2O4 |
1,3 |
|
NaHSO4 |
1,4 |
|
H 3 RO 4 |
1,5 |
|
Suc gastrique |
1,6 |
|
Acide de vin |
2,0 |
|
Citron acide |
2,1 |
|
HNO 2 |
2,2 |
|
Jus de citron |
2,3 |
|
Acide lactique |
2,4 |
|
Acide salicylique |
2,4 |
|
vinaigre de table |
3,0 |
|
jus de pamplemousse |
3,2 |
|
CO2 |
3,7 |
|
jus de pomme |
3,8 |
|
H2S |
4,1 |
|
Urine |
4,8-7,5 |
|
Café noir |
5,0 |
|
Salive |
7,4-8 |
|
Lait |
6,7 |
|
Sang |
7,35-7,45 |
|
Bile |
7,8-8,6 |
|
eau de mer |
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 |
Les œufs et les alevins de poisson sont particulièrement sensibles aux changements de pH du milieu. Le tableau permet de faire un certain nombre d'observations intéressantes. Les valeurs de pH, par exemple, montrent immédiatement la force comparative des acides et des bases. Une forte modification du milieu neutre est également clairement visible à la suite de l'hydrolyse des sels formés par les acides et les bases faibles, ainsi que lors de la dissociation des sels acides.
Le pH de l'urine n'est pas un bon indicateur du pH global du corps, et ce n'est pas un bon indicateur de la santé globale.
En d'autres termes, peu importe ce que vous mangez et quel que soit le pH urinaire, vous pouvez être absolument sûr que le pH de votre sang artériel sera toujours autour de 7,4.
Lorsqu'une personne consomme, par exemple, des aliments acides ou des protéines animales, sous l'influence de systèmes tampons, le pH passe du côté acide (passe à moins de 7), et lorsque, par exemple, de l'eau minérale ou des aliments végétaux sont utilisés, il passe à alcaline (devient plus de 7). Les systèmes tampons maintiennent le pH dans la plage acceptable pour le corps.
Soit dit en passant, les médecins disent que nous tolérons beaucoup plus facilement le passage au côté acide (la même acidose) que le passage au côté alcalin (alcalose).
Il est impossible de modifier le pH du sang par une influence extérieure.
LES PRINCIPAUX MÉCANISMES DE MAINTIEN DU PH SANG SONT :
1. Systèmes tampons du sang (carbonate, phosphate, protéine, hémoglobine)
Ce mécanisme fonctionne très rapidement (fractions de seconde) et fait donc partie des mécanismes rapides de régulation de la stabilité du milieu intérieur.
Tampon sanguin bicarbonate assez puissant et le plus mobile.
L'un des tampons importants du sang et des autres fluides corporels est le système tampon de bicarbonate (HCO3/CO2) : CO2 + H2O ⇄ HCO3- + H+ La fonction principale du système tampon de bicarbonate sanguin est la neutralisation des ions H+. Ce système tampon joue un rôle particulièrement important car les concentrations des deux composants du tampon peuvent être ajustées indépendamment l'une de l'autre ; [CO2] - par la respiration, - dans le foie et les reins. Il s'agit donc d'un système tampon ouvert.
Le système tampon d'hémoglobine est le plus puissant.
Il représente plus de la moitié de la capacité tampon du sang. Les propriétés tampons de l'hémoglobine sont dues au rapport entre l'hémoglobine réduite (HHb) et son sel de potassium (KHb).
Protéines plasmatiques en raison de la capacité des acides aminés à s'ioniser, ils remplissent également une fonction tampon (environ 7% de la capacité tampon du sang). En milieu acide, ils se comportent comme des bases liant les acides.
Système tampon phosphate(environ 5 % de la capacité tampon du sang) est formé de phosphates sanguins inorganiques. Les propriétés acides sont indiquées par le phosphate monobasique (NaH 2 P0 4) et les bases - par le phosphate dibasique (Na 2 HP0 4). Ils fonctionnent sur le même principe que les bicarbonates. Cependant, en raison de la faible teneur en phosphates dans le sang, la capacité de ce système est faible.
2. Système de régulation respiratoire (pulmonaire).
En raison de la facilité avec laquelle les poumons régulent la concentration de CO2, ce système a une capacité tampon importante. L'élimination des quantités excédentaires de CO 2 , la régénération des systèmes tampons de bicarbonate et d'hémoglobine s'effectuent facilement.
Au repos, une personne émet 230 ml de dioxyde de carbone par minute, soit environ 15 000 mmol par jour. Lorsque le dioxyde de carbone est éliminé du sang, une quantité approximativement équivalente d'ions hydrogène disparaît. Par conséquent, la respiration joue un rôle important dans le maintien de l'équilibre acido-basique. Ainsi, si l'acidité du sang augmente, une augmentation de la teneur en ions hydrogène entraîne une augmentation de la ventilation pulmonaire (hyperventilation), tandis que les molécules de dioxyde de carbone sont excrétées en grande quantité et que le pH revient à des niveaux normaux.
Une augmentation de la teneur en bases s'accompagne d'une hypoventilation, entraînant une augmentation de la concentration de dioxyde de carbone dans le sang et, par conséquent, de la concentration d'ions hydrogène, et le déplacement de la réaction du sang vers le côté alcalin est partiellement ou totalement indemnisé.
Par conséquent, le système respiratoire externe est assez rapidement (en quelques minutes) capable d'éliminer ou de réduire les variations de pH et de prévenir le développement d'une acidose ou d'une alcalose : une augmentation de la ventilation pulmonaire de 2 fois augmente le pH sanguin d'environ 0,2 ; réduire la ventilation de 25 % peut réduire le pH de 0,3 à 0,4.
3. Rénal (système excréteur)
Agit très lentement (10-12 heures). Mais ce mécanisme est le plus puissant et est capable de restaurer complètement le pH du corps en éliminant l'urine avec des valeurs de pH alcalines ou acides. La participation des reins au maintien de l'équilibre acido-basique consiste à éliminer les ions hydrogène de l'organisme, à réabsorber le bicarbonate du liquide tubulaire, à synthétiser le bicarbonate en cas de carence et à l'éliminer en excès.
Les principaux mécanismes de réduction ou d'élimination des modifications de l'équilibre acido-basique du sang réalisés par les néphrons rénaux comprennent l'acidogénèse, l'ammoniogenèse, la sécrétion de phosphate et le mécanisme d'échange de K+,Ka+.
Le mécanisme de régulation du pH sanguin dans l'ensemble de l'organisme consiste en l'action conjointe de la respiration externe, de la circulation sanguine, de l'excrétion et des systèmes tampons. Ainsi, si à la suite de la formation accrue de H 2 CO 3 ou d'autres acides, des anions en excès apparaissent, ils sont d'abord neutralisés par des systèmes tampons. En parallèle, la respiration et la circulation sanguine sont intensifiées, ce qui entraîne une augmentation du rejet de dioxyde de carbone par les poumons. Les acides non volatils, à leur tour, sont excrétés dans l'urine ou la sueur.
Normalement, le pH sanguin ne peut changer que pendant une courte période. Naturellement, avec des dommages aux poumons ou aux reins, les capacités fonctionnelles du corps à maintenir le pH au niveau approprié sont réduites. Si une grande quantité d'ions acides ou basiques apparaît dans le sang, seuls les mécanismes tampons (sans l'aide de systèmes d'excrétion) ne maintiendront pas le pH à un niveau constant. Cela conduit à une acidose ou une alcalose. publié
© Olga Butakova "L'équilibre acido-basique est la base de la vie"
Récit
Équations reliant le pH et le pOH
Sortie valeur pH
Dans de l'eau pure à 25 ° C, les concentrations d'ions hydrogène () et d'ions hydroxyde () sont les mêmes et s'élèvent à 10 -7 mol / l, cela découle directement de la définition du produit ionique de l'eau, qui est égal à et est de 10 -14 mol² / l² (à 25°C).
Lorsque les concentrations des deux types d'ions dans une solution sont les mêmes, on dit que la solution a neutre réaction. Lorsqu'un acide est ajouté à l'eau, la concentration en ions hydrogène augmente et la concentration en ions hydroxyde diminue en conséquence, lorsqu'une base est ajoutée, au contraire, la teneur en ions hydroxyde augmente et la concentration en ions hydrogène diminue. Quand > dire que la solution est aigre, et pour > - alcalin.
Pour des raisons de commodité de présentation, afin de se débarrasser de l'exposant négatif, au lieu des concentrations d'ions hydrogène, leur logarithme décimal, pris avec le signe opposé, est utilisé, qui est en fait l'indicateur d'hydrogène - pH).
pOH
La valeur de pH réciproque est devenue un peu moins répandue - un indicateur de la basicité de la solution, pOH, égal au logarithme décimal négatif de la concentration dans la solution d'ions OH -:
comme dans toute solution aqueuse à 22°C \u003d 1,0 × 10 - 14, il est évident qu'à cette température :
Valeurs de pH dans des solutions d'acidité différente
- Contrairement aux idées reçues, le pH peut varier non seulement dans la plage de 0 à 14, mais peut aussi aller au-delà de ces limites. Par exemple, à une concentration en ions hydrogène = 10 -15 mol/l, pH = 15, à une concentration en ions hydroxyde de 10 mol/l pOH = -1.
|
Comme à 25 °C (conditions standard) · = 10 -14, il est clair qu'à cette température pH + pOH = 14.
Puisque dans les solutions acides > 10 -7, alors le pH des solutions acides pH< 7, аналогично pH щелочных растворов pH >7, le pH des solutions neutres est de 7. À des températures plus élevées, la constante de dissociation de l'eau augmente et le produit ionique de l'eau augmente en conséquence, de sorte que le pH est neutre.< 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.
Méthodes de détermination de la valeur du pH
Plusieurs méthodes sont largement utilisées pour déterminer la valeur du pH des solutions. La valeur du pH peut être approximée avec des indicateurs, mesurée avec précision avec un pH-mètre ou déterminée analytiquement en effectuant un titrage acide-base.
- Pour une estimation approximative de la concentration en ions hydrogène, des indicateurs acide-base sont largement utilisés - des substances colorantes organiques, dont la couleur dépend du pH du milieu. Les indicateurs les plus connus sont le tournesol, la phénolphtaléine, le méthyl orange (méthyl orange) et autres. Les indicateurs peuvent exister sous deux formes de couleurs différentes, acide ou basique. Le changement de couleur de chaque indicateur se produit dans sa plage d'acidité, généralement de 1 à 2 unités.
Pour étendre la plage de travail de la mesure du pH, on utilise l'indicateur dit universel, qui est un mélange de plusieurs indicateurs. L'indicateur universel change séquentiellement de couleur du rouge au jaune, vert, bleu au violet lors du passage d'une région acide à une région alcaline. La détermination du pH par la méthode des indicateurs est difficile pour les solutions troubles ou colorées.
- L'utilisation d'un appareil spécial - un pH-mètre - vous permet de mesurer le pH dans une plage plus large et plus précise (jusqu'à 0,01 unités de pH) qu'avec des indicateurs. La méthode ionométrique de détermination du pH est basée sur la mesure de la FEM d'un circuit galvanique avec un millivoltmètre-ionomètre, comprenant une électrode en verre spéciale, dont le potentiel dépend de la concentration d'ions H + dans la solution environnante. La méthode est pratique et très précise, en particulier après avoir calibré l'électrode indicatrice dans une plage de pH sélectionnée, elle permet de mesurer le pH de solutions opaques et colorées et est donc largement utilisée.
- La méthode volumétrique analytique - titrage acide-base - donne également des résultats précis pour déterminer l'acidité des solutions. Une solution de concentration connue (titrant) est ajoutée goutte à goutte à la solution à tester. Lorsqu'ils sont mélangés, une réaction chimique se produit. Le point d'équivalence - le moment où le titrant est exactement suffisant pour terminer complètement la réaction - est fixé à l'aide d'un indicateur. De plus, connaissant la concentration et le volume de la solution de titrant ajoutée, l'acidité de la solution est calculée.
- Effet de la température sur les valeurs de pH
0,001 mol/L HCl à 20 °C a pH=3, à 30 °C pH=3
0,001 mol/L de NaOH à 20 °C a un pH=11,73, à 30 °C un pH=10,83
Dans cet article, nous répondons aux questions de savoir quelle est l'acidité du vin et comment elle est déterminée. Qu'est-ce que le pH et pourquoi le consommateur devrait-il le savoir ? Qu'est-ce qu'un degré d'alcool.
degré d'alcool
L'une de ces abréviations est très simple - ABV signifie "alcool en volume" en anglais, ceux-là. la teneur en alcool (dans notre cas, l'éthanol) dans le volume de liquide. Habituellement mesuré en pourcentage. Et dans le langage courant, cela s'appelle un diplôme. Par exemple, l'expression vodka à quarante degrés signifie que la solution proposée contient 40% - quarante pour cent d'alcool en volume.
Le pourcentage volumique ou degré est mesuré en millilitres d'éthanol "pur" dans un volume de 100 ml à une température de 20 degrés Celsius.
En un mot, force est de constater que si la bouteille indique 5,5 % d'alcool, comme par exemple sur certains vins de Moscato d'Asti, alors ce vin légèrement gazéifié et peu alcoolisé peut être siroté légèrement toute la soirée sans craindre d'avoir la gueule de bois. le lendemain. Comme on dit, il y a plus d'alcool dans le kéfir !
Au fait, c'est pourquoi le Moscato d'Asti et un autre vin mousseux italien, le Prosecco, sont si populaires dans les soirées hollywoodiennes. Tout le monde se promène toute la soirée avec un verre à la main, mais il n'y a pas d'ivrognes. Et vous pouvez conduire vous-même jusqu'à chez vous. Bien qu'à en juger par l'actualité, les participants de ces soirées ne se soucient pas vraiment de cette dernière considération.
Un peu de théorie - qu'est-ce que c'est pH
À un niveau intuitif, nous comprenons tous à peu près ce qu'est l'acidité. Le degré "d'acidité", pour ainsi dire. En chimie, ce terme est acidité, lat. aciditas, ing. acidité - désigne une caractéristique de l'activité des ions hydrogène dans les solutions et les liquides.
Il existe une acidité vraie (active) et une acidité totale (titrable). Dans les solutions aqueuses, les substances inorganiques, c.-à-d. les sels, les acides et les alcalis (dissous) sont séparés en leurs ions constitutifs.
Dans le même temps, des ions hydrogène chargés positivement H+ sont porteurs de propriétés acides et d'ions chargés négativement OH-(ils sont aussi appelés hydroxyles) - porteurs de propriétés alcalines.
Il y a cent ans, les chimistes ont introduit un indice spécial d'hydrogène, généralement désigné par les symboles pH.
Un peu de maths
Les non-nudistes(c) et les non-mathématiciens(c) peuvent sauter ce paragraphe. Et pour le reste, nous vous informerons que pour les solutions aqueuses, l'équation d'équilibre s'applique - le produit de l'activité des ions H + et OH- est constant. Dans des conditions dites normales, c'est-à-dire. à une température d'eau de 22°C et à pression normale, il est égal à 10 puissance moins 14ème.
En 1909, le biochimiste danois Serensen a introduit la valeur du pH, qui, par définition, est égale au logarithme décimal de l'activité des ions hydrogène, pris avec un moins :
pH= - lg (activité H+)
En milieu neutre, comme nous venons de le dire, les activités des ions sont égales, c'est-à-dire le produit de l'activité H+ et de l'activité OH- est égal au carré de l'activité H+. Et il est égal à 10 à la puissance moins 14.
Ainsi, après avoir divisé 14 par 2, le logarithme décimal négatif sera égal à 7. Cela signifie que (à une température de 22 ° C) l'acidité de l'eau pure, c'est-à-dire l'acidité neutre, est égale à sept unités: pH= 7.
Les solutions et les liquides sont considérés comme acides s'ils pH moins de 7, et alcaline, si plus.
En règle générale, les produits alimentaires, y compris le vin, ont tendance à être acides. Les réactions alcalines sont les agents levants chimiques de la pâte (soude, carbonate d'ammonium) et les produits préparés avec leur utilisation, tels que les biscuits et le pain d'épice.
Trois types d'acidité
Revenons à la culpabilité. Le terme "acidité" est l'un des plus utilisés dans l'analyse, la description et l'élaboration des vins. En fait, l'acidité est l'une des caractéristiques les plus importantes de la chimie et du goût du vin. Il existe trois types d'acidité en vinification :
- total ou titré
- actif ou vrai - c'est l'indicateur [hydrogène] d'activité pH
- acidité volatile
Acidité titrable
L'acidité titrable ou totale détermine la teneur dans le jus ou le vin de tous les acides libres et de leurs sels acides dans l'ensemble.
Sa valeur est déterminée par la quantité d'alcali (par exemple, soude caustique ou potassium) nécessaire pour neutraliser ces acides. C'est-à-dire la quantité d'alcali qu'il faut ajouter au vin pour en obtenir une solution absolument neutre (pH = 7,0).
L'acidité totale est mesurée en grammes par litre.
Acidité active
Acidité active ou vraie pH . Mathématiquement, c'est le logarithme négatif de la concentration en ions hydrogène, comme mentionné ci-dessus. Techniquement, c'est la mesure la plus précise de l'acidité du vin.
Cela dépend de la quantité d'acides les plus forts contenus dans le vin. Les acides forts sont ceux qui ont la constante de dissociation (Kd) la plus élevée [acides].
Un exemple d'acides typiques classés par "force", c'est-à-dire par ordre décroissant de la constante de dissociation (degré d'acide):
- Citron Cd = 8,4 10-4
- Ambre Cd = 7,4 10-4
- Pomme Cd = 3,95 10-4
- Kd laitier = 1,4 10-4
De la valeur pH dépend du rapport quantitatif des produits de fermentation primaire et secondaire, de la tendance du vin à l'oxydation, de la turbidité cristalline et biologique, de la sensibilité aux défauts et de la résistance du vin aux maladies.
Exemples
Une explication simple de la relation logarithmique. Résolution avec pH= 3 est dix fois plus acide qu'une solution avec pH= 4. Soit, pour un exemple plus pratique, un vin avec pH= 3.2 25% plus acide que le vin avec pH= 3.3.
S'il est nécessaire de corriger l'acidité du vin, les vignerons ajoutent un mélange de 1,9 g/l d'acide lactique et 2,27 g/l d'acide tartrique (dioxisuccinique ou tartrique). Cela permet de réduire pH environ de 0,1 (gamme de 3 à 4).
Et si, par exemple, le vin s'est avéré pH = 3,7 et que le vigneron veut l'amener à pH = 3,5, il doublera cette "dose".
ValeurpHpour certains produits
Le tableau ci-dessous montre les valeurs d'acidité de certains aliments courants et de l'eau pure à différentes températures :
| Produit | Acidité, pH |
| Jus de citron | 2,1 |
| Vin, env. | 3,5 |
| Jus de tomate | 4,1 |
| du jus d'orange | 4,2 |
| Café noir | 5,0 |
| Eau pure à 100°C | 6,13 |
| Eau pure à 50°C | 6,63 |
| Lait frais | 6,68 |
| Eau pure à 22°C | 7,0 |
| Eau pure à 0°C | 7,48 |
Acidité volatile
L'acidité volatile, ou VA en abrégé, est la partie des acides du vin qui peut être détectée par le nez.
Contrairement à ces acides qui sont palpables au goût (comme nous en avons parlé plus haut).
L'acidité volatile, ou en d'autres termes, l'aigreur du vin, est l'un des défauts les plus courants. Ses principaux coupables sont l'acide acétique (qui sent le vinaigre) et son ester, l'acétate d'éthyle (qui sent le vernis à ongles).
Les bactéries responsables de l'acidité volatile se développent dans des conditions de faible acidité et de forte teneur en sucre. En petites concentrations, l'acidité volatile donne au vin un piquant. Et lorsque le seuil est dépassé, le composant vinaigre-laque obstrue les arômes utiles et gâche le goût du vin.
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