Indikator hidrogen - pH adalah ukuran aktivitas (dalam kasus larutan encer, mencerminkan konsentrasi) ion hidrogen dalam larutan, yang secara kuantitatif menyatakan keasamannya, dihitung sebagai logaritma desimal negatif (diambil dengan tanda berlawanan) dari aktivitas ion hidrogen, dinyatakan dalam mol per liter.
pН = - lg
Konsep ini diperkenalkan pada tahun 1909 oleh ahli kimia Denmark Sørensen. Indikatornya disebut pH, sesuai dengan huruf pertama dari kata Latin potentia hydrogeni - kekuatan hidrogen, atau pondus hydrogenii - berat hidrogen.
Nilai pH terbalik agak kurang luas - indikator kebasaan larutan, pOH, sama dengan logaritma desimal negatif dari konsentrasi dalam larutan ion OH:
pOH = - lg
Dalam air murni pada 25 ° C, konsentrasi ion hidrogen () dan ion hidroksida () adalah sama dan berjumlah 10 -7 mol / l, ini langsung mengikuti dari konstanta autoprotolisis air K w, yang disebut produk ionik air:
w = · = 10 –14 [mol 2 / l 2] (pada 25 ° C)
pH + pOH = 14
Ketika konsentrasi kedua jenis ion dalam larutan sama, larutan tersebut dikatakan memiliki reaksi netral. Ketika asam ditambahkan ke air, konsentrasi ion hidrogen meningkat, dan konsentrasi ion hidroksida, masing-masing, berkurang; ketika basa ditambahkan, sebaliknya, kandungan ion hidroksida meningkat, dan konsentrasi ion hidrogen berkurang. Ketika> mereka mengatakan bahwa larutan itu asam, dan ketika> - basa.
Penentuan pH
Beberapa metode banyak digunakan untuk menentukan nilai pH larutan.
1) Nilai pH dapat diperkirakan dengan menggunakan indikator, diukur secara akurat dengan pH meter atau ditentukan secara analitis dengan melakukan titrasi asam basa.
Untuk perkiraan kasar konsentrasi ion hidrogen, indikator asam-basa banyak digunakan - zat pewarna organik, yang warnanya tergantung pada pH medium. Indikator yang paling terkenal termasuk lakmus, fenolftalein, metil oranye (metil oranye) dan lainnya. Indikator bisa ada dalam dua bentuk warna yang berbeda - baik asam atau basa. Perubahan warna setiap indikator terjadi dalam kisaran keasamannya sendiri, biasanya 1-2 satuan (lihat Tabel 1, pelajaran 2).
Untuk memperluas jangkauan kerja pengukuran pH, digunakan apa yang disebut indikator universal, yang merupakan campuran dari beberapa indikator. Indikator universal secara berurutan berubah warna dari merah melalui kuning, hijau, biru ke ungu ketika berpindah dari daerah asam ke basa. Penentuan pH dengan metode indikator sulit untuk larutan keruh atau berwarna.
2) Metode volumetrik analitik - titrasi asam-basa - juga memberikan hasil yang akurat untuk menentukan keasaman total larutan. Suatu larutan yang konsentrasinya diketahui (titran) ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan uji. Ketika mereka dicampur, reaksi kimia terjadi. Titik ekivalen - momen ketika titran cukup tepat untuk menyelesaikan reaksi sepenuhnya - ditetapkan menggunakan indikator. Selanjutnya dengan mengetahui konsentrasi dan volume larutan titran yang ditambahkan, maka total keasaman larutan dihitung.
Keasaman medium penting untuk banyak proses kimia, dan kemungkinan terjadinya atau hasil reaksi tertentu sering kali bergantung pada pH medium. Untuk mempertahankan nilai pH tertentu dalam sistem reaksi selama penelitian laboratorium atau dalam produksi, larutan buffer digunakan, yang memungkinkan mempertahankan nilai pH yang hampir konstan ketika diencerkan atau ketika sejumlah kecil asam atau alkali ditambahkan ke dalam larutan.
PH banyak digunakan untuk mengkarakterisasi sifat asam-basa dari berbagai media biologis (Tabel 2).
Keasaman media reaksi sangat penting untuk reaksi biokimia yang terjadi dalam sistem kehidupan. Konsentrasi ion hidrogen dalam larutan sering mempengaruhi sifat fisikokimia dan aktivitas biologis protein dan asam nukleat; oleh karena itu, untuk fungsi normal tubuh, mempertahankan homeostasis asam-basa adalah tugas yang sangat penting. Pemeliharaan dinamis dari pH optimal cairan biologis dicapai melalui aksi sistem buffer.
3) Penggunaan perangkat khusus - pH meter - memungkinkan Anda mengukur pH dalam rentang yang lebih luas dan lebih akurat (hingga 0,01 unit pH) daripada menggunakan indikator, nyaman dan sangat akurat, memungkinkan Anda mengukur pH buram dan larutan berwarna dan karena itu banyak digunakan.
Pengukur pH digunakan untuk mengukur konsentrasi ion hidrogen (pH) dalam larutan, air minum, produk makanan dan bahan baku, objek lingkungan dan sistem produksi untuk pemantauan terus menerus proses teknologi, termasuk dalam media agresif.
Pengukur pH sangat diperlukan untuk pemantauan perangkat keras terhadap pH larutan pemisahan uranium dan plutonium, ketika persyaratan untuk pembacaan peralatan yang benar tanpa kalibrasi sangat tinggi.
Perangkat ini dapat digunakan di laboratorium stasioner dan bergerak, termasuk laboratorium lapangan, serta diagnostik klinis, forensik, penelitian, produksi, termasuk industri daging dan susu dan roti.
Saat ini, pH meter juga banyak digunakan di akuarium, kontrol kualitas air di rumah tangga, pertanian (terutama di hidroponik), serta untuk pemantauan diagnostik kesehatan.
Tabel 2. Nilai pH untuk beberapa sistem biologis dan larutan lainnya
Eksponen hidrogen, pH(lat. Pondus Hidrogeni- "berat hidrogen", diucapkan "Pe abu") Adalah ukuran aktivitas (dalam larutan yang sangat encer setara dengan konsentrasi) ion hidrogen dalam larutan, yang secara kuantitatif menyatakan keasamannya. Sama dalam modulus dan berlawanan tanda dengan logaritma desimal aktivitas ion hidrogen, yang dinyatakan dalam mol per liter:
Sejarah pH.
Konsep nilai pH diperkenalkan oleh ahli kimia Denmark Sørensen pada tahun 1909. Indikatornya disebut pH (dengan huruf pertama dari kata Latin potensi hidrogen- kekuatan hidrogen, atau kolam hidrogen adalah berat hidrogen). Dalam kimia dengan menggabungkan pX biasanya menunjukkan nilai yang lg X, dan surat H dalam hal ini menunjukkan konsentrasi ion hidrogen ( H +), atau, lebih tepatnya, aktivitas termodinamika ion hidronium.
Persamaan yang menghubungkan pH dan pOH.
Keluaran nilai pH.
Dalam air murni pada 25 ° C, konsentrasi ion hidrogen ([ H +]) dan ion hidroksida ([ OH-]) adalah sama dan sama 10 7 mol / l, ini jelas mengikuti definisi produk ionik air, sama dengan [ H +] · [ OH-] dan sama dengan 10 14 mol² / l² (pada 25 ° C).
Jika konsentrasi dua jenis ion dalam suatu larutan sama, maka larutan tersebut dikatakan bereaksi netral. Ketika asam ditambahkan ke air, konsentrasi ion hidrogen meningkat, dan konsentrasi ion hidroksida berkurang; ketika basa ditambahkan, sebaliknya, kandungan ion hidroksida meningkat, dan konsentrasi ion hidrogen berkurang. Kapan [ H +] > [OH-] dikatakan bahwa larutan menjadi asam, dan ketika [ OH − ] > [H +] - basa.
Untuk membuatnya lebih mudah untuk mewakili, untuk menghilangkan eksponen negatif, alih-alih konsentrasi ion hidrogen, logaritma desimal mereka digunakan, yang diambil dengan tanda yang berlawanan, yang merupakan eksponen hidrogen - pH.
Indeks kebasaan larutan pOH.
Kebalikannya sedikit kurang populer. pH nilai - indeks kebasaan solusi, pOH, yang sama dengan logaritma desimal (negatif) dari konsentrasi dalam larutan ion OH − :
seperti dalam larutan berair apa pun pada 25 ° C, yang berarti pada suhu ini:
Nilai PH dalam larutan dengan keasaman berbeda.
- Berlawanan dengan kepercayaan populer pH itu bisa berubah kecuali untuk interval 0 - 14, itu juga bisa melampaui batas-batas ini. Misalnya, pada konsentrasi ion hidrogen [ H +] = 10 15 mol / l, pH= 15, pada konsentrasi ion hidroksida 10 mol / l pOH = −1 .
Karena pada 25 ° C (kondisi standar) [ H +] [OH − ] = 10 −14 , jelas bahwa pada suhu seperti itu pH + pOH = 14.
Karena dalam larutan asam [ H +]> 10 7, artinya dalam larutan asam pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH larutan netral sama dengan 7. Pada suhu yang lebih tinggi, konstanta disosiasi elektrolitik air meningkat, yang berarti bahwa produk ionik air meningkat, maka netral akan menjadi pH= 7 (yang sesuai dengan peningkatan konsentrasi secara bersamaan sebagai H + dan OH-); dengan penurunan suhu, sebaliknya, netral pH meningkat.
Metode untuk menentukan nilai pH.
Ada beberapa metode untuk menentukan nilai pH solusi. Nilai pH diperkirakan sekitar menggunakan indikator, diukur secara akurat menggunakan pH-meter atau menentukan secara analitis, melakukan titrasi asam-basa.
- Untuk perkiraan kasar konsentrasi ion hidrogen, kita sering menggunakan indikator asam basa- zat organik-pewarna, yang warnanya tergantung pada pH Rabu. Indikator yang paling populer: lakmus, phenolphthalein, methyl orange (methyl orange), dll. Indikator bisa dalam 2 bentuk warna yang berbeda - baik dalam asam atau basa. Perubahan warna semua indikator terjadi dalam kisaran keasamannya, seringkali merupakan 1-2 unit.
- Untuk meningkatkan interval pengukuran kerja pH menerapkan indikator universal yang merupakan campuran dari beberapa indikator. Indikator universal secara berurutan berubah warna dari merah melalui kuning, hijau, biru ke ungu ketika berpindah dari daerah asam ke basa. definisi pH metode indikator sulit untuk larutan keruh atau berwarna.
- Aplikasi perangkat khusus - pH-meter - memungkinkan untuk mengukur pH dalam jangkauan yang lebih luas dan lebih akurat (hingga 0,01 unit pH) daripada menggunakan indikator. Metode penentuan ionometrik pH berdasarkan pengukuran EMF dari sirkuit galvanik dengan milivoltmeter-ionometer, yang mencakup elektroda kaca, yang potensinya tergantung pada konsentrasi ion H + dalam larutan sekitarnya. Metode ini memiliki akurasi dan kenyamanan yang tinggi, terutama setelah kalibrasi elektroda indikator pada kisaran yang dipilih. pH yang memberi untuk mengukur pH solusi buram dan berwarna dan karena itu sering digunakan.
- Metode volumetrik analitik — titrasi asam basa- juga memberikan hasil yang akurat untuk menentukan keasaman larutan. Suatu larutan yang konsentrasinya diketahui (titran) ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan yang sedang diselidiki. Ketika mereka dicampur, reaksi kimia terjadi. Titik ekivalen - momen ketika titran cukup tepat untuk penyelesaian lengkap reaksi - ditetapkan menggunakan indikator. Setelah itu, jika konsentrasi dan volume larutan titran yang ditambahkan diketahui, maka keasaman larutan ditentukan.
- pH:
0,001 mol / L HCl pada 20 ° C memiliki pH = 3, pada 30 ° C pH = 3,
0,001 mol / L NaOH pada 20 ° C memiliki pH = 11,73, pada 30 ° C pH = 10,83,
Pengaruh suhu pada nilai pH dijelaskan oleh disosiasi yang berbeda dari ion hidrogen (H +) dan bukan merupakan kesalahan eksperimental. Efek suhu tidak dapat dikompensasikan secara elektronik pH-meter.
Peran pH dalam kimia dan biologi.
Keasaman medium penting untuk sebagian besar proses kimia, dan kemungkinan terjadinya atau hasil reaksi tertentu sering bergantung pada pH Rabu. Untuk mempertahankan nilai tertentu pH dalam sistem reaksi selama penelitian laboratorium atau dalam produksi, larutan buffer digunakan, yang memungkinkan mempertahankan nilai yang hampir konstan pH ketika diencerkan atau ketika sejumlah kecil asam atau alkali ditambahkan ke larutan.
Eksponen hidrogen pH sering digunakan untuk mengkarakterisasi sifat asam-basa dari berbagai media biologis.
Untuk reaksi biokimia, keasaman media reaksi dalam sistem kehidupan sangat penting. Konsentrasi ion hidrogen dalam larutan sering mempengaruhi sifat fisikokimia dan aktivitas biologis protein dan asam nukleat; oleh karena itu, untuk fungsi normal tubuh, mempertahankan homeostasis asam-basa adalah tugas yang sangat penting. Pemeliharaan dinamis optimal pH cairan biologis dicapai di bawah aksi sistem penyangga tubuh.
Dalam tubuh manusia, nilai pH berbeda di berbagai organ.
|
Beberapa arti pH. |
|
|
Zat |
|
|
Elektrolit dalam baterai timbal-asam |
|
|
jus lambung |
|
|
Jus lemon (larutan asam sitrat 5%) |
|
|
cuka makanan |
|
|
Coca Cola |
|
|
jus apel |
|
|
Kulit manusia yang sehat |
|
|
Hujan asam |
|
|
Air minum |
|
|
Air murni pada 25 ° C |
|
|
Air laut |
|
|
Sabun (lemak) untuk tangan |
|
|
Amonia |
|
|
Pemutih (pemutih) |
|
|
Larutan alkali pekat |
|
Jaringan organisme hidup sangat sensitif terhadap fluktuasi pH - di luar kisaran yang diizinkan, terjadi denaturasi protein: sel dihancurkan, enzim kehilangan kemampuannya untuk melakukan fungsinya, kematian organisme mungkin terjadi
Apa itu pH (pH) dan keseimbangan asam-basa?
Perbandingan asam dan basa dalam suatu larutan disebut kesetimbangan asam-basa(AChR), meskipun para ahli fisiologi percaya bahwa rasio ini lebih tepat disebut keadaan asam-basa.
KShR ditandai dengan indikator khusus pH(daya Hidrogen - "kekuatan hidrogen"), yang menunjukkan jumlah atom hidrogen dalam larutan tertentu. Pada pH 7,0, seseorang berbicara tentang media netral.
Semakin rendah tingkat pH, semakin asam lingkungan (dari 6,9 ke O).
Media alkali memiliki tingkat pH yang tinggi (dari 7,1 hingga 14,0).
Tubuh manusia adalah 70% air, jadi air adalah salah satu bagian terpentingnya. T makanseseorang memiliki rasio asam-basa tertentu, ditandai dengan indeks pH (hidrogen).
Nilai pH tergantung pada rasio antara ion bermuatan positif (membentuk media asam) dan ion bermuatan negatif (membentuk media basa).
Tubuh terus-menerus berusaha untuk menyeimbangkan rasio ini dengan mempertahankan tingkat pH yang ditentukan secara ketat. Ketika keseimbangan tidak seimbang, banyak penyakit serius dapat terjadi.
Pertahankan keseimbangan pH yang benar untuk kesehatan yang baik
Tubuh mampu mengasimilasi dan menyimpan mineral dan nutrisi dengan baik hanya dengan tingkat keseimbangan asam-basa yang tepat. Jaringan organisme hidup sangat sensitif terhadap fluktuasi nilai pH - di luar kisaran yang diizinkan, terjadi denaturasi protein: sel dihancurkan, enzim kehilangan kemampuannya untuk menjalankan fungsinya, kematian organisme mungkin terjadi. Oleh karena itu, keseimbangan asam basa dalam tubuh diatur dengan ketat.
Tubuh kita menggunakan asam klorida untuk memecah makanan. Dalam proses aktivitas vital tubuh, produk penguraian asam dan basa diperlukan, dan yang pertama terbentuk lebih dari yang terakhir. Oleh karena itu, sistem pertahanan tubuh, yang memastikan keseimbangan asam-basa yang tidak berubah-ubah, "disetel" pertama-tama untuk menetralkan dan menghilangkan, pertama-tama, produk peluruhan asam.
Darah memiliki reaksi yang sedikit basa: PH darah arteri adalah 7,4, dan darah vena adalah 7,35 (karena kelebihan CO2).
Pergeseran pH setidaknya 0,1 dapat menyebabkan patologi yang parah.
Dengan perubahan pH darah sebesar 0,2, koma berkembang, sebesar 0,3 - seseorang meninggal.
Tubuh memiliki tingkat PH yang berbeda
Air liur - reaksi dominan basa (fluktuasi pH 6,0 - 7,9)
Biasanya, keasaman air liur manusia campuran adalah 6,8-7,4 pH, tetapi pada tingkat air liur yang tinggi mencapai 7,8 pH. Keasaman air liur kelenjar parotis adalah 5,81 pH, submandibular - 6,39 pH. Pada anak-anak, rata-rata, keasaman air liur campuran sama dengan pH 7,32, pada orang dewasa - pH 6,40 (Rimarchuk G.V. et al.). Keseimbangan asam-basa air liur, pada gilirannya, ditentukan oleh keseimbangan serupa dalam darah, yang memberi makan kelenjar ludah.
Kerongkongan - Keasaman normal di kerongkongan adalah 6,0-7,0 pH.
Hati - reaksi empedu kandung empedu mendekati netral (pH 6,5 - 6,8), reaksi empedu hati bersifat basa (pH 7,3 - 8,2)
Perut - asam tajam (pada puncak pencernaan pH 1,8 - 3,0)
Keasaman maksimum yang mungkin secara teoritis dalam lambung adalah pH 0,86, yang sesuai dengan produksi asam 160 mmol / l. Keasaman minimum yang mungkin secara teoritis dalam lambung adalah pH 8,3, yang sesuai dengan keasaman larutan jenuh ion HCO3-. Keasaman normal dalam lumen tubuh lambung pada waktu perut kosong adalah 1,5-2,0 pH. Keasaman pada permukaan lapisan epitel yang menghadap ke lumen lambung adalah 1,5-2,0 pH. Keasaman jauh di dalam lapisan epitel lambung adalah sekitar 7,0 pH. Keasaman normal di antrum lambung adalah pH 1,3–7,4.
Ini adalah kesalahpahaman umum bahwa masalah utama bagi manusia adalah keasaman lambung. Dari mulas dan bisul.
Faktanya, masalah yang jauh lebih besar adalah keasaman lambung yang rendah, yang berkali-kali lebih umum.
Penyebab utama sakit maag pada 95% bukanlah kelebihan, melainkan kekurangan asam klorida dalam lambung.
Kurangnya asam klorida menciptakan kondisi ideal untuk kolonisasi saluran usus oleh berbagai bakteri, protozoa dan cacing.
Bahaya dari situasi ini adalah bahwa keasaman lambung yang rendah "berperilaku tenang" dan berlangsung tanpa terasa bagi seseorang.
Berikut daftar tanda-tanda yang bisa memicu kecurigaan penurunan keasaman lambung.
- Rasa tidak nyaman di perut setelah makan.
- Mual setelah minum obat.
- Perut kembung di usus kecil.
- Kotoran encer atau sembelit.
- Partikel makanan yang tidak tercerna dalam tinja.
- Gatal di sekitar anus.
- Beberapa alergi makanan.
- Disbakteriosis atau kandidiasis.
- Pembuluh darah melebar di pipi dan hidung.
- Jerawat.
- Kuku yang lemah dan mengelupas.
- Anemia karena penyerapan zat besi yang buruk.
Tentu saja, diagnosis yang akurat dari keasaman rendah memerlukan penentuan pH jus lambung.(untuk ini, Anda perlu menghubungi ahli gastroenterologi).
Ketika keasaman meningkat, ada banyak obat untuk menguranginya.
Dalam kasus keasaman rendah, hanya ada sedikit solusi yang efektif.
Sebagai aturan, preparat asam klorida atau kepahitan sayuran digunakan, yang merangsang sekresi jus lambung (apsintus, calamus, peppermint, adas, dll.).
Pankreas - jus pankreas yang sedikit basa (pH 7,5 - 8,0)
Usus halus - reaksi basa (pH 8,0)
Keasaman normal pada bohlam duodenum adalah pH 5,6-7,9. Keasaman di jejunum dan ileum adalah netral atau sedikit basa dan berkisar antara 7 hingga 8. Keasaman jus usus kecil adalah 7,2-7,5 pH. Dengan peningkatan sekresi, pH mencapai 8,6. Keasaman sekresi kelenjar duodenum adalah dari pH 7 sampai pH 8.
Usus besar - reaksi sedikit asam (5,8 - 6,5 pH)
Ini adalah lingkungan asam lemah, yang didukung oleh mikroflora normal, khususnya, bifidobacteria, lactobacilli dan propionobacteria karena fakta bahwa mereka menetralkan produk metabolisme alkali dan menghasilkan metabolit asamnya - asam laktat dan asam organik lainnya. Dengan memproduksi asam organik dan menurunkan pH isi usus, mikroflora normal menciptakan kondisi di mana mikroorganisme patogen dan oportunistik tidak dapat berkembang biak. Inilah sebabnya mengapa streptokokus, stafilokokus, Klebsiella, jamur Clostridium dan bakteri "jahat" lainnya hanya membentuk 1% dari total mikroflora usus orang sehat.
Urin - sebagian besar reaksi sedikit asam (pH 4,5-8)
Saat makan makanan dengan protein hewani yang mengandung belerang dan fosfor, sebagian besar urin asam (pH kurang dari 5) diekskresikan; urin akhir mengandung sejumlah besar sulfat anorganik dan fosfat. Jika makanan terutama susu atau sayuran, maka urin cenderung basa (pH> 7). Tubulus ginjal memainkan peran penting dalam menjaga keseimbangan asam-basa. Urin asam akan diekskresikan dalam semua kondisi yang mengarah ke asidosis metabolik atau respiratorik, karena ginjal mengkompensasi perubahan keadaan asam-basa.
Kulit - reaksi sedikit asam (pH 4-6)
Jika kulit cenderung berminyak, nilai pH bisa mendekati 5,5. Dan jika kulit sangat kering, pH bisa menjadi 4,4.
Sifat bakterisida kulit, yang memberinya kemampuan untuk melawan invasi mikroba, disebabkan oleh reaksi asam keratin, komposisi kimia yang khas dari sebum dan keringat, dan adanya mantel lipid air pelindung di permukaannya dengan lapisan pelindung. konsentrasi tinggi ion hidrogen. Asam lemak dengan berat molekul rendah yang termasuk dalam komposisinya, terutama glikofosfolipid dan asam lemak bebas, memiliki efek bakteriostatik yang selektif terhadap mikroorganisme patogen.
Alat kelamin
Keasaman normal vagina wanita berkisar antara 3,8-4,4 pH dan rata-rata 4,0-4,2 pH.
Saat lahir, vagina gadis itu steril. Kemudian, dalam beberapa hari, ia dijajah oleh berbagai bakteri, terutama stafilokokus, streptokokus, anaerob (yaitu bakteri yang tidak membutuhkan oksigen untuk hidup). Sebelum menstruasi, keasaman (pH) vagina mendekati netral (7,0). Tetapi selama masa pubertas, dinding vagina menebal (di bawah pengaruh estrogen - salah satu hormon seks wanita), pH turun menjadi 4,4 (yaitu, keasaman meningkat), yang menyebabkan perubahan pada flora vagina.
Rongga rahim biasanya steril, dan masuknya patogen ke dalamnya dicegah oleh laktobasilus yang menjajah vagina dan mempertahankan keasaman tinggi lingkungannya. Jika, karena alasan apa pun, keasaman vagina bergeser ke arah basa, jumlah laktobasilus turun tajam, dan mikroba lain berkembang di tempatnya, yang dapat memasuki rahim dan menyebabkan peradangan, dan kemudian menjadi masalah dengan kehamilan.
Sperma
Keasaman sperma normal berkisar antara 7,2 hingga 8,0 pH. Peningkatan pH air mani terjadi selama proses infeksi. Reaksi sperma yang sangat basa (keasaman sekitar 9,0-10,0 pH) menunjukkan patologi kelenjar prostat. Dengan penyumbatan saluran ekskresi kedua vesikula seminalis, reaksi asam sperma dicatat (keasaman pH 6,0-6,8). Kapasitas pembuahan sperma tersebut berkurang. Dalam lingkungan asam, sperma kehilangan mobilitasnya dan mati. Jika keasaman air mani menjadi kurang dari 6,0 pH, spermatozoa benar-benar kehilangan motilitas dan mati.
Sel dan cairan antar sel
Dalam sel-sel tubuh, pH sekitar 7, dalam cairan ekstraseluler - 7,4. Ujung saraf di luar sel sangat sensitif terhadap perubahan pH. Dengan kerusakan mekanis atau termal pada jaringan, dinding sel dihancurkan dan isinya memasuki ujung saraf. Akibatnya, orang tersebut merasakan sakit.
Peneliti Skandinavia Olaf Lindahl melakukan percobaan berikut: dengan bantuan injektor khusus tanpa jarum, aliran larutan yang sangat tipis disuntikkan melalui kulit ke seseorang, yang tidak merusak sel, tetapi bekerja pada ujung saraf. Itu menunjukkan bahwa itu adalah kation hidrogen yang menyebabkan rasa sakit, dan dengan penurunan pH larutan, rasa sakit meningkat.
Demikian pula, larutan asam format, yang disuntikkan serangga atau jelatang di bawah kulit, secara langsung "bekerja pada saraf". Nilai pH jaringan yang berbeda juga menjelaskan mengapa seseorang merasakan sakit pada beberapa peradangan, tetapi tidak pada yang lain.
Menariknya, menyuntikkan air murni di bawah kulit menghasilkan rasa sakit yang sangat parah. Fenomena ini, sekilas aneh, dijelaskan sebagai berikut: sel-sel saat kontak dengan air bersih pecah sebagai akibat dari tekanan osmotik dan isinya mempengaruhi ujung saraf.
Tabel 1. Indikator hidrogen untuk larutan
|
Larutan |
PH |
|
HCl |
1,0 |
|
H2SO4 |
1,2 |
|
H2C2O4 |
1,3 |
|
NaHSO4 |
1,4 |
|
H3PO4 |
1,5 |
|
jus lambung |
1,6 |
|
asam anggur |
2,0 |
|
asam lemon |
2,1 |
|
HNO2 |
2,2 |
|
Jus lemon |
2,3 |
|
Asam laktat |
2,4 |
|
Asam salisilat |
2,4 |
|
Cuka meja |
3,0 |
|
Jus anggur |
3,2 |
|
CO2 |
3,7 |
|
jus apel |
3,8 |
|
H 2 S |
4,1 |
|
Air seni |
4,8-7,5 |
|
Kopi hitam |
5,0 |
|
Air liur |
7,4-8 |
|
susu |
6,7 |
|
Darah |
7,35-7,45 |
|
Empedu |
7,8-8,6 |
|
Air laut |
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 |
Telur dan benih ikan sangat sensitif terhadap perubahan pH media. Tabel memungkinkan sejumlah pengamatan menarik untuk dibuat. Nilai pH, misalnya, segera menunjukkan kekuatan perbandingan asam dan basa. Perubahan kuat dalam medium netral juga terlihat jelas sebagai akibat dari hidrolisis garam yang dibentuk oleh asam dan basa lemah, serta selama disosiasi garam asam.
pH urin bukanlah indikator yang baik untuk pH tubuh secara keseluruhan, juga bukan indikator yang baik untuk kesehatan secara keseluruhan.
Dengan kata lain, apa pun yang Anda makan dan berapa pun pH urin Anda, Anda dapat benar-benar yakin bahwa pH arteri Anda akan selalu sekitar 7,4.
Ketika seseorang makan, misalnya, makanan asam atau protein hewani, di bawah pengaruh sistem buffer, pH bergeser ke sisi asam (menjadi kurang dari 7), dan ketika dikonsumsi, misalnya, air mineral atau makanan nabati, menjadi basa. (menjadi lebih dari 7). Sistem buffer menjaga pH dalam kisaran yang dapat diterima untuk tubuh.
By the way, dokter mengatakan bahwa kita mentolerir pergeseran ke sisi asam (asidosis yang sama) jauh lebih mudah daripada pergeseran ke sisi basa (alkalosis).
Tidak mungkin untuk mengubah pH darah dengan pengaruh eksternal apa pun.
MEKANISME UTAMA PEMELIHARAAN PH DARAH ADALAH:
1. Sistem penyangga darah (karbonat, fosfat, protein, hemoglobin)
Mekanisme ini bekerja sangat cepat (dalam sepersekian detik) dan oleh karena itu mengacu pada mekanisme cepat pengaturan stabilitas lingkungan internal.
Penyangga darah bikarbonat cukup kuat dan paling mobile.
Salah satu buffer penting darah dan cairan tubuh lainnya adalah sistem buffer bikarbonat (HCO3/CO2): CO2 + H2O HCO3- + H + Fungsi utama sistem buffer bikarbonat darah adalah untuk menetralkan ion H+. Sistem penyangga ini memainkan peran yang sangat penting karena konsentrasi kedua komponen penyangga dapat diatur secara independen satu sama lain; [CO2] - dengan bernapas, - di hati dan ginjal. Jadi, ini adalah sistem buffer terbuka.
Sistem buffer hemoglobin adalah yang paling kuat.
Ini menyumbang lebih dari setengah kapasitas buffer darah. Sifat penyangga hemoglobin disebabkan oleh rasio hemoglobin tereduksi (HHb) dan garam kalium (KHb).
Protein plasma karena kemampuan asam amino untuk mengionisasi, mereka juga melakukan fungsi buffer (sekitar 7% dari kapasitas buffer darah). Dalam lingkungan asam, mereka berperilaku sebagai basa pengikat asam.
Sistem penyangga fosfat(sekitar 5% dari kapasitas buffer darah) dibentuk oleh fosfat anorganik darah. Sifat-sifat asam dimanifestasikan oleh fosfat monobasa (NaH 2 P0 4), dan basa - oleh fosfat dibasa (Na 2 HP0 4). Mereka berfungsi dengan cara yang sama seperti bikarbonat. Namun, karena rendahnya kandungan fosfat dalam darah, kapasitas sistem ini kecil.
2. Sistem regulasi pernapasan (paru).
Kemudahan paru-paru mengatur konsentrasi CO2 menyediakan sistem ini dengan kapasitas buffering yang signifikan. Penghapusan jumlah kelebihan CO2, regenerasi sistem buffer bikarbonat dan hemoglobin dilakukan oleh paru-paru.
Saat istirahat, seseorang mengeluarkan 230 ml karbon dioksida per menit, atau sekitar 15 ribu mmol per hari. Ketika karbon dioksida dikeluarkan dari darah, jumlah ion hidrogen yang kira-kira setara menghilang. Oleh karena itu, respirasi berperan penting dalam menjaga keseimbangan asam basa. Jadi, jika keasaman darah meningkat, maka peningkatan kandungan ion hidrogen menyebabkan peningkatan ventilasi paru (hiperventilasi), sedangkan molekul karbon dioksida diekskresikan dalam jumlah besar dan pH kembali ke tingkat normal.
Peningkatan kandungan basa disertai dengan hipoventilasi, akibatnya konsentrasi karbon dioksida dalam darah meningkat dan, dengan demikian, konsentrasi ion hidrogen, dan pergeseran reaksi darah ke sisi basa adalah dikompensasikan sebagian atau seluruhnya.
Akibatnya, sistem respirasi eksternal agak cepat (dalam beberapa menit) mampu menghilangkan atau mengurangi perubahan pH dan mencegah perkembangan asidosis atau alkalosis: meningkatkan ventilasi paru-paru sebanyak 2 kali meningkatkan pH darah sekitar 0,2; mengurangi ventilasi sebesar 25% dapat mengurangi pH sebesar 0,3-0,4.
3. Ginjal (sistem ekskresi)
Bertindak sangat lambat (10-12 jam). Namun mekanisme ini adalah yang paling ampuh dan mampu mengembalikan pH tubuh secara sempurna dengan cara mengeluarkan urin dengan nilai pH basa atau asam. Partisipasi ginjal dalam menjaga keseimbangan asam-basa terdiri dari penghapusan ion hidrogen dari tubuh, reabsorpsi bikarbonat dari cairan tubulus, sintesis bikarbonat jika kekurangan dan penghapusan - jika berlebih.
Mekanisme utama untuk mengurangi atau menghilangkan pergeseran keseimbangan asam-basa darah, diwujudkan oleh nefron ginjal, termasuk asidogenesis, amoniogenesis, sekresi fosfat dan mekanisme pertukaran K +, Ka +.
Mekanisme pengaturan pH darah di seluruh organisme terdiri dari aksi gabungan respirasi eksternal, sirkulasi darah, ekskresi dan sistem buffer. Jadi, jika, sebagai akibat dari peningkatan pembentukan H 2 CO 3 atau asam lainnya, muncul kelebihan anion, maka mereka pertama-tama dinetralkan oleh sistem buffer. Pada saat yang sama, pernapasan dan sirkulasi darah meningkat, yang mengarah pada peningkatan pelepasan karbon dioksida dari paru-paru. Asam non-volatil, pada gilirannya, diekskresikan dalam urin atau keringat.
Biasanya, pH darah hanya dapat berubah untuk waktu yang singkat. Secara alami, jika paru-paru atau ginjal rusak, fungsi tubuh untuk menjaga pH pada tingkat yang tepat menurun. Jika sejumlah besar ion asam atau basa muncul dalam darah, hanya mekanisme buffer (tanpa bantuan sistem ekskresi) yang tidak akan menjaga pH pada tingkat yang konstan. Hal ini menyebabkan asidosis atau alkalosis. diterbitkan oleh
© Olga Butakova "Keseimbangan asam-basa adalah dasar kehidupan"
Cerita
Persamaan yang menghubungkan pH dan pOH
keluaran nilai PH
Dalam air murni pada 25 ° C, konsentrasi ion hidrogen () dan ion hidroksida () adalah sama dan berjumlah 10 -7 mol / l, ini langsung mengikuti definisi produk ionik air, yang sama dengan dan 10 -14 mol² / l² (pada 25 ° C).
Ketika konsentrasi kedua jenis ion dalam larutan sama, mereka mengatakan bahwa larutan tersebut memiliki netral reaksi. Ketika asam ditambahkan ke air, konsentrasi ion hidrogen meningkat, dan konsentrasi ion hidroksida, masing-masing, berkurang; ketika basa ditambahkan, sebaliknya, kandungan ion hidroksida meningkat, dan konsentrasi ion hidrogen berkurang. Bila> katakan bahwa penyelesaiannya adalah kecut, dan untuk> - basa.
Untuk kenyamanan presentasi, untuk menghilangkan eksponen negatif, alih-alih konsentrasi ion hidrogen, mereka menggunakan logaritma desimalnya, diambil dengan tanda yang berlawanan, yang sebenarnya adalah eksponen hidrogen - pH).
pOH
Nilai pH terbalik agak kurang luas - indikator kebasaan larutan, pOH, sama dengan logaritma desimal negatif dari konsentrasi dalam larutan ion OH -:
seperti dalam larutan berair apa pun pada 22 ° C = 1,0 × 10 - 14, jelas bahwa pada suhu ini:
Nilai PH dalam larutan dengan keasaman berbeda
- Berlawanan dengan kepercayaan populer, pH dapat bervariasi tidak hanya dalam kisaran 0 hingga 14, tetapi juga dapat melampaui batas ini. Misalnya pada konsentrasi ion hidrogen = 10 -15 mol / L, pH = 15, pada konsentrasi ion hidroksida 10 mol / L pOH = -1.
|
Karena pada 25 ° C (kondisi standar) · = 10 -14, jelas bahwa pada suhu ini pH + pOH = 14.
Karena dalam larutan asam> 10 -7, pH larutan asam pH< 7, аналогично pH щелочных растворов pH >7, pH larutan netral adalah 7. Pada suhu yang lebih tinggi, konstanta disosiasi air meningkat, dan produk ionik air meningkat, sehingga pH menjadi netral< 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.
Metode Penentuan PH
Beberapa metode banyak digunakan untuk menentukan nilai pH larutan. pH dapat diperkirakan secara kasar menggunakan indikator, diukur secara akurat dengan pH meter, atau ditentukan secara analitis dengan titrasi asam-basa.
- Untuk perkiraan kasar konsentrasi ion hidrogen, indikator asam-basa banyak digunakan - zat pewarna organik, yang warnanya tergantung pada pH medium. Indikator yang paling terkenal termasuk lakmus, fenolftalein, metil oranye (metil oranye) dan lainnya. Indikator bisa ada dalam dua bentuk warna yang berbeda - baik asam atau basa. Perubahan warna setiap indikator terjadi pada kisaran keasamannya, biasanya 1-2 satuan.
Untuk memperluas jangkauan kerja pengukuran pH, digunakan apa yang disebut indikator universal, yang merupakan campuran dari beberapa indikator. Indikator universal secara berurutan berubah warna dari merah melalui kuning, hijau, biru ke ungu ketika berpindah dari daerah asam ke basa. Penentuan pH dengan metode indikator sulit untuk larutan keruh atau berwarna.
- Menggunakan perangkat khusus - pH meter - memungkinkan Anda mengukur pH dalam rentang yang lebih luas dan lebih akurat (hingga 0,01 unit pH) daripada menggunakan indikator. Metode ionometrik untuk menentukan pH didasarkan pada pengukuran EMF dari sirkuit galvanik dengan milivoltmeter-ionometer, yang mencakup elektroda kaca khusus, yang potensialnya tergantung pada konsentrasi ion H + dalam larutan di sekitarnya. Metode ini dibedakan oleh kemudahan dan akurasinya yang tinggi, terutama setelah kalibrasi elektroda indikator dalam kisaran pH yang dipilih, memungkinkan pengukuran pH larutan buram dan berwarna, dan oleh karena itu digunakan secara luas.
- Metode volumetrik analitik - titrasi asam-basa - juga memberikan hasil yang akurat untuk menentukan keasaman larutan. Suatu larutan yang konsentrasinya diketahui (titran) ditambahkan tetes demi tetes ke dalam larutan uji. Ketika mereka dicampur, reaksi kimia terjadi. Titik ekivalen - momen ketika titran cukup tepat untuk menyelesaikan reaksi sepenuhnya - ditetapkan menggunakan indikator. Selanjutnya, mengetahui konsentrasi dan volume larutan titran yang ditambahkan, maka keasaman larutan dihitung.
- Pengaruh suhu pada nilai pH
0,001 mol / L HCl pada 20 ° C memiliki pH = 3, pada 30 ° C pH = 3
0,001 mol / L NaOH pada 20 ° C memiliki pH = 11,73, pada 30 ° C pH = 10,83
Pada artikel ini, kami menjawab pertanyaan apa itu keasaman anggur dan bagaimana menentukannya. Apa itu pH dan mengapa konsumen harus mengetahuinya. Berapa kadar alkoholnya.
Gelar alkohol
Salah satu singkatan ini sangat sederhana - ABV berarti "alkohol menurut volume" dalam bahasa Inggris, yaitu. kandungan alkohol (dalam kasus kami, etanol) dalam volume cairan. Biasanya diukur sebagai persentase. Dan dalam bahasa sehari-hari itu disebut gelar. Misalnya, ekspresi vodka empat puluh derajat berarti bahwa larutan yang diusulkan mengandung 40% - empat puluh persen alkohol berdasarkan volume.
Persentase volume atau derajat diukur dalam jumlah mililiter etanol "murni" dalam volume 100 ml pada suhu 20 derajat Celcius.
Singkatnya, jelas bahwa jika botol menunjukkan ABV 5,5%, seperti, misalnya, pada beberapa anggur Moscato d'Asti, maka anggur yang sedikit berkarbonasi dan rendah alkohol ini dapat disesap ringan sepanjang malam tanpa takut mabuk. sindrom keesokan harinya. Seperti yang mereka katakan, ada lebih banyak alkohol di kefir (c)!
Omong-omong, inilah mengapa Moscato d'Asti dan anggur bersoda Italia lainnya, Proseco, sangat populer di pesta-pesta Hollywood. Semua orang berjalan-jalan dengan gelas di tangan sepanjang malam, tetapi tidak ada pemabuk. Dan Anda bisa pulang sendiri. Meski, dilihat dari berita, para peserta di partai-partai ini tidak terlalu peduli dengan pertimbangan terakhir.
Sedikit teori - apa itu pH
Pada tingkat intuitif, kita semua secara kasar memahami apa itu keasaman. Derajat "keasaman", kalau boleh saya bilang begitu. Dalam kimia, istilah ini adalah keasaman, lat. aciditas, ind. keasaman - mengacu pada karakteristik aktivitas ion hidrogen dalam larutan dan cairan.
Bedakan antara keasaman sejati (aktif) dan total (dapat dititrasi). Dalam larutan berair, zat anorganik, mis. garam, asam dan basa (larut) dipisahkan menjadi ion-ion penyusunnya.
Dalam hal ini, ion hidrogen bermuatan positif H + adalah pembawa sifat asam, dan ion bermuatan negatif OH(mereka juga disebut hidroksil) - pembawa sifat basa.
Seratus tahun yang lalu, ahli kimia memperkenalkan nilai pH khusus, yang biasanya dilambangkan dengan simbol pH.
Sedikit matematika
Non-kutu buku (c) dan non-matematika (c) dapat melewati paragraf ini. Dan sisanya, kami akan memberi tahu Anda bahwa persamaan kesetimbangan berlaku untuk larutan berair - produk aktivitas ion H + dan OH- adalah konstan. Di bawah apa yang disebut kondisi normal, yaitu pada suhu air 22 ° C dan tekanan normal, itu sama dengan 10 hingga minus 14 derajat.
Pada tahun 1909, ahli biokimia Denmark Sørensen memperkenalkan nilai pH, yang menurut definisi sama dengan logaritma desimal dari aktivitas ion hidrogen, diambil dengan minus:
pH= - lg (aktivitas H+)
Dalam media netral, seperti yang baru saja kita katakan, aktivitas ion adalah sama, yaitu. produk aktivitas H + dengan aktivitas OH- sama dengan kuadrat aktivitas H +. Dan sama dengan 10 pangkat 14 minus.
Ini berarti bahwa setelah membagi 14 dengan 2, logaritma desimal negatif akan menjadi 7. Ini berarti bahwa (pada suhu 22 ° C) keasaman air murni, yaitu keasaman netral, adalah tujuh unit: pH= 7.
Larutan dan cairan dianggap asam jika pH kurang dari 7, dan basa jika lebih.
Biasanya, produk makanan, termasuk anggur, cenderung memiliki reaksi asam. Bahan ragi kimia dari adonan (soda, amonium karbonat) dan produk yang dibuat dengan penggunaannya, seperti biskuit dan roti jahe, memiliki reaksi basa.
Tiga jenis keasaman
Mari kita kembali ke anggur. Istilah "keasaman" adalah salah satu yang paling banyak digunakan dalam analisis, deskripsi, dan produksi anggur. Dalam praktiknya, keasaman adalah salah satu karakteristik terpenting dari kimia dan rasa anggur. Ada tiga jenis keasaman dalam pembuatan anggur:
- total atau dititrasi
- aktif atau benar - ini adalah indikator aktivitas [hidrogen] pH
- keasaman yang mudah menguap
Keasaman yang dapat dititrasi
Titrasi atau keasaman total menentukan kandungan dalam jus atau anggur dari semua asam bebas dan garam asamnya secara agregat.
Nilainya ditentukan oleh jumlah alkali (misalnya, soda api atau kalium) yang diperlukan untuk menetralkan asam-asam ini. Artinya, jumlah alkali yang harus ditambahkan ke anggur untuk mendapatkan larutan yang benar-benar netral darinya (pH = 7,0).
Keasaman total diukur dalam gram per liter.
Keasaman aktif
Keasaman aktif atau sejati pH ... Secara matematis, ini adalah logaritma negatif dari konsentrasi ion hidrogen, seperti yang disebutkan di atas. Secara teknis, ini adalah ukuran keasaman anggur yang paling akurat.
Itu tergantung pada jumlah asam terkuat dalam anggur. Asam kuat adalah asam yang memiliki konstanta disosiasi (Kd) [asam] terbesar.
Contoh asam khas yang diurutkan berdasarkan "kekuatan", yaitu dengan menurunkan konstanta disosiasi (derajat asam):
- CD lemon = 8,4 10-4
- CD kuning = 7,4 10-4
- Cd apel = 3,95 10-4
- Susu Kd = 1,4 10-4
Dari besarnya pH tergantung pada rasio kuantitatif produk fermentasi primer dan sekunder, kecenderungan anggur untuk oksidasi, kekeruhan kristal dan biologis, kerentanan terhadap cacat dan ketahanan terhadap penyakit anggur.
Contoh dari
Penjelasan sederhana tentang hubungan logaritma. Solusi dengan pH= 3 sepuluh kali lebih asam daripada larutan dengan pH= 4. Atau, contoh yang lebih praktis, anggur dengan pH= 3,2 25% lebih asam daripada anggur dengan pH= 3.3.
Jika perlu untuk memperbaiki keasaman anggur, pembuat anggur menambahkan campuran 1,9 g / l asam laktat dan 2,27 g / l asam tartarat (dioksisuksinat atau tartarat). Ini memungkinkan Anda untuk mengurangi pH sekitar 0,1 (mulai dari 3 hingga 4).
Dan jika, misalnya, anggur ternyata dengan pH = 3,7 dan pembuat anggur ingin membawanya ke pH = 3,5, dia akan menggandakan "dosis" ini.
besarnyapHuntuk beberapa produk
Tabel di bawah ini menunjukkan nilai keasaman beberapa produk umum dan air murni pada suhu yang berbeda:
| Produk | Keasaman, pH |
| Jus lemon | 2,1 |
| Anggur kira-kira. | 3,5 |
| Jus tomat | 4,1 |
| jus jeruk | 4,2 |
| Kopi hitam | 5,0 |
| Air murni pada 100 ° C | 6,13 |
| Air murni pada 50 ° C | 6,63 |
| Susu segar | 6,68 |
| Air murni pada 22 ° C | 7,0 |
| Air murni pada 0 ° C | 7,48 |
Keasaman yang mudah menguap
Keasaman yang mudah menguap (atau disingkat VA) adalah bagian dari asam dalam anggur yang dapat ditangkap oleh hidung.
Berbeda dengan asam-asam yang terlihat dengan rasanya (yang kita bicarakan di atas).
Keasaman yang mudah menguap, atau dengan kata lain, keasaman anggur adalah salah satu cacat umum. Penyebab utamanya adalah asam asetat (berbau seperti cuka) dan eternya - etil asetat (berbau seperti cat kuku).
Bakteri yang bertanggung jawab untuk keasaman yang mudah menguap berkembang dalam kondisi keasaman rendah dan kandungan gula tinggi. Dalam konsentrasi rendah, keasaman yang mudah menguap membuat anggur terasa lebih enak. Dan ketika ambang batas terlampaui, komponen pernis cuka menyumbat aroma yang bermanfaat dan merusak rasa anggur.
Memuat ...