Hydrogenindeksen - pH - er et mål på aktiviteten (i tilfelle av fortynnede løsninger gjenspeiler den konsentrasjonen) av hydrogenioner i en løsning, kvantitativt uttrykker surheten, beregnet som en negativ (tatt med motsatt fortegn) desimallogaritme av aktiviteten til hydrogenioner, uttrykt i mol per liter.
pH = – lg
Dette konseptet ble introdusert i 1909 av den danske kjemikeren Sorensen. Indikatoren kalles pH, etter de første bokstavene i de latinske ordene potentia hydrogeni - styrken til hydrogen, eller pondus hydrogenii - vekten av hydrogen.
Den gjensidige pH-verdien har blitt noe mindre utbredt - en indikator på basisiteten til løsningen, pOH, lik den negative desimallogaritmen til konsentrasjonen i løsningen av OH-ioner:
pOH = – lg
I rent vann ved 25°C er konsentrasjonene av hydrogenioner () og hydroksydioner () de samme og utgjør 10 -7 mol/l, dette følger direkte av vannautoprotolysekonstanten K w, som ellers kalles ionet. produkt av vann:
K w \u003d \u003d 10 -14 [mol 2 / l 2] (ved 25 ° C)
pH + pOH = 14
Når konsentrasjonene av begge typer ioner i en løsning er like, sies løsningen å være nøytral. Når en syre tilsettes vann, øker konsentrasjonen av hydrogenioner, og konsentrasjonen av hydroksydioner reduseres tilsvarende, når en base tilsettes, tvert imot, øker innholdet av hydroksydioner, og konsentrasjonen av hydrogenioner synker. Når > sier de at løsningen er sur, og når > - alkalisk.
pH-bestemmelse
Flere metoder er mye brukt for å bestemme pH-verdien til løsninger.
1) pH-verdien kan tilnærmes med indikatorer, nøyaktig måles med et pH-meter, eller bestemmes analytisk ved å utføre en syre-base titrering.
For et grovt estimat av konsentrasjonen av hydrogenioner, er syre-base-indikatorer mye brukt - organiske fargestoffer, hvis farge avhenger av pH i mediet. De mest kjente indikatorene inkluderer lakmus, fenolftalein, metyloransje (metyloransje) og andre. Indikatorer kan eksistere i to forskjellige fargede former, enten sure eller basiske. Fargeendringen til hver indikator skjer i surhetsområdet, vanligvis 1-2 enheter (se tabell 1, leksjon 2).
For å utvide arbeidsområdet for pH-måling brukes den såkalte universelle indikatoren, som er en blanding av flere indikatorer. Den universelle indikatoren endrer konsekvent farge fra rød gjennom gul, grønn, blå til lilla når den går fra en sur til en alkalisk region. Bestemmelse av pH ved hjelp av indikatormetoden er vanskelig for uklare eller fargede løsninger.
2) Den analytiske volumetriske metoden - syre-base titrering - gir også nøyaktige resultater for å bestemme den totale surheten til løsninger. En løsning med kjent konsentrasjon (titrant) tilsettes dråpevis til testløsningen. Når de blandes, skjer en kjemisk reaksjon. Ekvivalenspunktet - øyeblikket når titranten er nøyaktig nok til å fullføre reaksjonen - fikseres ved hjelp av en indikator. Videre, ved å vite konsentrasjonen og volumet til den tilsatte titrantløsningen, beregnes den totale surheten til løsningen.
Surheten i miljøet er viktig for mange kjemiske prosesser, og muligheten for forekomst eller resultat av en bestemt reaksjon avhenger ofte av pH i miljøet. For å opprettholde en viss pH-verdi i reaksjonssystemet under laboratorieforskning eller i produksjon, brukes bufferløsninger som lar deg holde en praktisk talt konstant pH-verdi ved fortynning eller når små mengder syre eller alkali tilsettes løsningen.
pH-verdien er mye brukt for å karakterisere syre-base-egenskapene til ulike biologiske medier (tabell 2).
Surheten til reaksjonsmediet er av spesiell betydning for biokjemiske reaksjoner som oppstår i levende systemer. Konsentrasjonen av hydrogenioner i en løsning påvirker ofte de fysisk-kjemiske egenskapene og den biologiske aktiviteten til proteiner og nukleinsyrer; derfor er opprettholdelse av syre-base-homeostase en oppgave av eksepsjonell betydning for normal funksjon av kroppen. Dynamisk vedlikehold av den optimale pH-verdien til biologiske væsker oppnås gjennom påvirkning av buffersystemer.
3) Bruken av en spesiell enhet - et pH-meter - lar deg måle pH i et bredere område og mer nøyaktig (opptil 0,01 pH-enheter) enn å bruke indikatorer, er praktisk og svært nøyaktig, lar deg måle pH til ugjennomsiktig og fargede løsninger og derfor mye brukt.
Ved hjelp av et pH-meter måles konsentrasjonen av hydrogenioner (pH) i løsninger, drikkevann, matvarer og råvarer, miljøobjekter og produksjonssystemer for kontinuerlig overvåking av teknologiske prosesser, også i aggressive miljøer.
En pH-meter er uunnværlig for maskinvareovervåking av pH i uran- og plutoniumseparasjonsløsninger, når kravene til riktigheten av utstyrsavlesninger uten kalibrering er ekstremt høye.
Enheten kan brukes i stasjonære og mobile laboratorier, inkludert feltlaboratorier, så vel som klinisk diagnostikk, rettsmedisin, forskning, industri, inkludert kjøtt- og meieri- og bakeindustri.
Nylig har pH-målere også blitt mye brukt i akvariegårder,l, landbruk (spesielt innen hydroponikk), og også for overvåking av helsediagnostikk.
Tabell 2. pH-verdier for noen biologiske systemer og andre løsninger
Hydrogen indikator, pH(lat. sondus hydrogenii- "vekt av hydrogen", uttales "pash") er et mål på aktiviteten (i svært fortynnede løsninger, tilsvarende konsentrasjonen) av hydrogenioner i en løsning, som kvantitativt uttrykker surheten. Lik modul og motsatt i fortegn til desimallogaritmen for aktiviteten til hydrogenioner, som uttrykkes i mol per liter:
Historie om pH.
konsept pH introdusert av den danske kjemikeren Sorensen i 1909. Indikatoren kalles pH (ifølge de første bokstavene i latinske ord potentia hydrogeni er styrken til hydrogen, eller pondus hydrogeni er vekten av hydrogen). I kjemi, kombinasjonen pX vanligvis betegne en verdi som er lik lg X, men med en bokstav H i dette tilfellet angir konsentrasjonen av hydrogenioner ( H+), eller rettere sagt, den termodynamiske aktiviteten til hydroniumioner.
Ligninger som relaterer pH og pOH.
pH-verdi utgang.
I rent vann ved 25 °C er konsentrasjonen av hydrogenioner ([ H+]) og hydroksidioner ([ Åh− ]) er like og lik 10 −7 mol/l, dette følger klart av definisjonen av det ioniske produktet av vann, lik [ H+] · [ Åh− ] og er lik 10 −14 mol²/l² (ved 25 °C).
Hvis konsentrasjonen av to typer ioner i en løsning er den samme, sies det at løsningen har en nøytral reaksjon. Når en syre tilsettes vann, øker konsentrasjonen av hydrogenioner, og konsentrasjonen av hydroksydioner synker, når en base tilsettes, tvert imot, øker innholdet av hydroksydioner, og konsentrasjonen av hydrogenioner synker. Når [ H+] > [Åh− ] det sies at løsningen er sur, og når [ Åh − ] > [H+] - alkalisk.
For å gjøre det mer praktisk å representere, for å bli kvitt den negative eksponenten, i stedet for konsentrasjonene av hydrogenioner, brukes deres desimallogaritme, som er tatt med motsatt fortegn, som er hydrogeneksponenten - pH.
Basicitetsindeks for en løsning pOH.
Litt mindre populært er omvendt pH verdi - løsningsbasisitetsindeks, pOH, som er lik desimallogaritmen (negativ) av konsentrasjonen i løsningen av ioner Åh − :
som i enhver vandig løsning ved 25 ° C, deretter ved denne temperaturen:
pH-verdier i løsninger med forskjellig surhet.
- I motsetning til det mange tror, pH kan variere bortsett fra intervallet 0 - 14, det kan også gå utover disse grensene. For eksempel, ved en konsentrasjon av hydrogenioner [ H+] = 10 −15 mol/l, pH= 15, ved en konsentrasjon av hydroksidioner på 10 mol/l pOH = −1 .
Fordi ved 25 °C (standardbetingelser) [ H+] [Åh − ] = 10 −14 , er det klart at ved denne temperaturen pH + pOH = 14.
Fordi i sure løsninger [ H+] > 10 −7 , som betyr at for sure løsninger pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH nøytrale løsninger er 7. Ved høyere temperaturer øker den elektrolytiske dissosiasjonskonstanten til vann, noe som betyr at ioneproduktet av vann øker, da vil det være nøytralt pH= 7 (som tilsvarer samtidig økte konsentrasjoner som H+, og Åh−); med synkende temperatur, tvert imot, nøytral pHøker.
Metoder for å bestemme pH-verdien.
Det finnes flere metoder for å bestemme verdien pH løsninger. pH-verdien er tilnærmet estimert ved hjelp av indikatorer, nøyaktig målt ved hjelp av pH-måler eller bestemmes analytisk ved å utføre syre-base titrering.
- For et grovt anslag på konsentrasjonen av hydrogenioner bruker man ofte syre-base indikatorer- organiske fargestoffer, fargen som avhenger av pH miljø. De mest populære indikatorene er: lakmus, fenolftalein, metyloransje (metyloransje), etc. Indikatorer kan være i 2 forskjellige fargede former - enten sure eller basiske. Fargeendringen til alle indikatorene skjer i surhetsgraden deres, ofte 1-2 enheter.
- For å øke arbeidsmåleintervallet pH søke om universell indikator, som er en blanding av flere indikatorer. Den universelle indikatoren endrer konsekvent farge fra rød gjennom gul, grønn, blå til lilla når den går fra en sur til en alkalisk region. Definisjoner pH indikatormetoden er vanskelig for uklare eller fargede løsninger.
- Bruken av en spesiell enhet - pH-meter - gjør det mulig å måle pH over et bredere område og mer nøyaktig (opptil 0,01 enheter pH) enn med indikatorer. Ionometrisk metode for bestemmelse pH er basert på måling av EMF til en galvanisk krets med et millivoltmeter-ionometer, som inkluderer en glasselektrode, hvis potensial avhenger av konsentrasjonen av ioner H+ i løsningen rundt. Metoden har høy nøyaktighet og bekvemmelighet, spesielt etter kalibrering av indikatorelektroden i det valgte området pH, som gjør det mulig å måle pH ugjennomsiktige og fargede løsninger og brukes derfor ofte.
- Analytisk volumetrisk metode — syre-base titrering- gir også nøyaktige resultater for å bestemme surheten til løsninger. En løsning med kjent konsentrasjon (titrant) tilsettes dråpevis til løsningen som skal testes. Når de blandes, skjer det en kjemisk reaksjon. Ekvivalenspunktet - øyeblikket når titranten er nøyaktig nok til å fullføre reaksjonen - fastsettes ved hjelp av en indikator. Etter det, hvis konsentrasjonen og volumet av den tilsatte titrantløsningen er kjent, bestemmes surheten til løsningen.
- pH:
0,001 mol/L HCl ved 20 °C har pH=3 ved 30°C pH=3,
0,001 mol/L NaOH ved 20 °C har pH = 11,73 ved 30°C pH=10,83,
Temperaturens innflytelse på verdier pH forklare den forskjellige dissosiasjonen av hydrogenioner (H +) og er ikke en eksperimentell feil. Temperatureffekt kan ikke kompenseres elektronisk pH-måler.
Rollen til pH i kjemi og biologi.
Surheten i miljøet er viktig for de fleste kjemiske prosesser, og muligheten for forekomst eller resultat av en bestemt reaksjon avhenger ofte av pH miljø. For å opprettholde en viss verdi pH i reaksjonssystemet under laboratoriestudier eller i produksjon brukes bufferløsninger for å opprettholde en tilnærmet konstant verdi pH når fortynnet eller når små mengder syre eller alkali tilsettes til løsningen.
Hydrogen indikator pH ofte brukt for å karakterisere syre-base-egenskapene til ulike biologiske medier.
For biokjemiske reaksjoner er surheten til reaksjonsmediet som forekommer i levende systemer av stor betydning. Konsentrasjonen av hydrogenioner i en løsning påvirker ofte de fysisk-kjemiske egenskapene og den biologiske aktiviteten til proteiner og nukleinsyrer; derfor er opprettholdelse av syre-base-homeostase en oppgave av eksepsjonell betydning for normal funksjon av kroppen. Dynamisk vedlikehold av optimal pH biologiske væsker oppnås under påvirkning av buffersystemer i kroppen.
I menneskekroppen i forskjellige organer er pH-verdien forskjellig.
|
Noen betydninger pH. |
|
|
Substans |
|
|
elektrolytt i blybatterier |
|
|
Magesaft |
|
|
Sitronsaft (5 % sitronsyreløsning) |
|
|
mateddik |
|
|
Coca Cola |
|
|
eplejuice |
|
|
Huden til en sunn person |
|
|
Sur nedbør |
|
|
Drikker vann |
|
|
Rent vann ved 25°C |
|
|
Sjøvann |
|
|
Såpe (fettholdig) for hender |
|
|
Ammoniakk |
|
|
Blekemiddel (blekemiddel) |
|
|
Konsentrerte alkaliløsninger |
|
Vevet til en levende organisme er svært følsomme for svingninger i pH - utenfor det tillatte området denatureres proteiner: celler ødelegges, enzymer mister evnen til å utføre sine funksjoner, organismens død er mulig
Hva er pH (hydrogenindeks) og syre-basebalanse
Forholdet mellom syre og alkali i enhver løsning kalles syre-basebalanse.(ABR), selv om fysiologer mener at det er mer riktig å kalle dette forholdet syre-base-tilstanden.
KShchr er preget av en spesiell indikator pH(power Hydrogen - "power of hydrogen"), som viser antall hydrogenatomer i en gitt løsning. Ved en pH på 7,0 snakker man om et nøytralt miljø.
Jo lavere pH-nivå, desto surere er miljøet (fra 6,9 til O).
Et alkalisk miljø har et høyt pH-nivå (fra 7,1 til 14,0).
Menneskekroppen består av 70 % vann, så vann er en av dens viktigste bestanddeler. T spisteen person har et visst syre-base forhold, preget av pH (hydrogen) indeks.
pH-verdien avhenger av forholdet mellom positivt ladede ioner (som danner et surt miljø) og negativt ladede ioner (danner et alkalisk miljø).
Kroppen streber hele tiden etter å balansere dette forholdet, og opprettholder et strengt definert pH-nivå. Når balansen blir forstyrret, kan mange alvorlige sykdommer oppstå.
Hold riktig pH-balanse for god helse
Kroppen er kun i stand til å absorbere og lagre mineraler og næringsstoffer på riktig nivå av syre-basebalanse. Vevet til en levende organisme er svært følsomme for svingninger i pH - utenfor det tillatte området denatureres proteiner: celler blir ødelagt, enzymer mister evnen til å utføre funksjonene sine, og kroppen kan dø. Derfor er syre-base-balansen i kroppen tett regulert.
Kroppen vår bruker saltsyre til å bryte ned mat. I prosessen med vital aktivitet av kroppen kreves både sure og alkaliske forfallsprodukter., og den første er dannet mer enn den andre. Derfor er kroppens forsvarssystemer, som sikrer uforanderligheten til dens ASC, "innstilt" først og fremst for å nøytralisere og skille ut, først og fremst, sure forfallsprodukter.
Blod har en lett alkalisk reaksjon: pH i arterielt blod er 7,4, og i veneblod er 7,35 (på grunn av for mye CO2).
Et pH-skift på minst 0,1 kan føre til alvorlig patologi.
Med et skifte i blodets pH med 0,2 utvikler det seg koma, med 0,3 dør en person.
Kroppen har forskjellige nivåer av PH
Spytt - hovedsakelig alkalisk reaksjon (pH-fluktuasjon 6,0 - 7,9)
Vanligvis er surheten til blandet menneskelig spytt 6,8–7,4 pH, men ved høy spytthastighet når den 7,8 pH. Surheten i spyttet i parotiskjertlene er 5,81 pH, de submandibulære kjertlene - 6,39 pH. Hos barn er gjennomsnittlig surhet av blandet spytt 7,32 pH, hos voksne - 6,40 pH (Rimarchuk G.V. og andre). Syre-basebalansen i spytt bestemmes på sin side av en lignende balanse i blodet, som gir næring til spyttkjertlene.
Spiserøret - Normal surhet i spiserøret er 6,0–7,0 pH.
Lever - reaksjonen av cystisk galle er nær nøytral (pH 6,5 - 6,8), reaksjonen av hepatisk galle er alkalisk (pH 7,3 - 8,2)
Magen - kraftig sur (på høyden av fordøyelsen pH 1,8 - 3,0)
Maksimal teoretisk mulig surhet i magesekken er 0,86 pH, som tilsvarer syreproduksjon på 160 mmol/l. Den minste teoretisk mulige surheten i magen er 8,3 pH, som tilsvarer surheten til en mettet løsning av HCO 3 - ioner. Normal surhet i lumen av magekroppen på tom mage er 1,5-2,0 pH. Surheten på overflaten av epitellaget som vender mot lumen i magen er 1,5–2,0 pH. Surhet i dybden av epitellaget i magen er ca. 7,0 pH. Normal surhet i antrum av magen er 1,3–7,4 pH.
Det er en vanlig misforståelse at hovedproblemet for en person er den økte surheten i magen. Fra halsbrann og magesår.
Faktisk er et mye større problem den lave surheten i magen, som forekommer mange ganger oftere.
Hovedårsaken til halsbrann hos 95 % er ikke et overskudd, men mangel på saltsyre i magen.
Mangelen på saltsyre skaper ideelle forhold for kolonisering av tarmkanalen av ulike bakterier, protozoer og ormer.
Det lumske med situasjonen er at den lave surheten i magen "oppfører seg stille" og går ubemerket av en person.
Her er en liste over tegn som gjør det mulig å mistenke en reduksjon i magesyre.
- Ubehag i magen etter å ha spist.
- Kvalme etter å ha tatt medisiner.
- Flatulens i tynntarmen.
- Løs avføring eller forstoppelse.
- Ufordøyd matpartikler i avføringen.
- Kløe rundt anus.
- Flere matallergier.
- Dysbakteriose eller candidiasis.
- Utvidede blodårer på kinnene og nesen.
- Kviser.
- Svake negler som flasser.
- Anemi på grunn av dårlig absorpsjon av jern.
Selvfølgelig krever en nøyaktig diagnose av lav surhet å bestemme pH i magesaft.(for dette må du kontakte en gastroenterolog).
Når surheten økes, er det mange medisiner for å redusere den.
Ved lav surhet er det svært få effektive midler.
Som regel brukes preparater av saltsyre eller vegetabilsk bitterhet, som stimulerer separasjonen av magesaft (malurt, calamus, peppermynte, fennikel, etc.).
Bukspyttkjertel - bukspyttkjerteljuice er lett alkalisk (pH 7,5 - 8,0)
Tynntarm - alkalisk (pH 8,0)
Normal surhet i tolvfingertarmen er 5,6–7,9 pH. Surheten i jejunum og ileum er nøytral eller svakt alkalisk og varierer fra 7 til 8 pH. Surheten i saften i tynntarmen er 7,2–7,5 pH. Med økt sekresjon når den 8,6 pH. Surheten av sekresjonen av duodenalkjertlene - fra pH 7 til 8 pH.
Tykktarmen - lett sur (5,8 - 6,5 pH)
Dette er et svakt surt miljø, som opprettholdes av normal mikroflora, spesielt bifidobakterier, laktobaciller og propionobakterier på grunn av det faktum at de nøytraliserer alkaliske metabolske produkter og produserer deres sure metabolitter - melkesyre og andre organiske syrer. Ved å produsere organiske syrer og senke pH i tarminnholdet, skaper den normale mikrofloraen forhold der patogene og opportunistiske mikroorganismer ikke kan formere seg. Det er derfor streptokokker, stafylokokker, klebsiella, clostridia-sopp og andre "dårlige" bakterier utgjør bare 1% av hele tarmmikrofloraen til en sunn person.
Urin - hovedsakelig lett sur (pH 4,5-8)
Når man spiser med animalske proteiner som inneholder svovel og fosfor, utskilles sur urin hovedsakelig (pH mindre enn 5); i den endelige urinen er det en betydelig mengde uorganiske sulfater og fosfater. Hvis maten hovedsakelig er melkeprodukter eller vegetabilsk, har urinen en tendens til å bli alkalisert (pH over 7). Nyretubuli spiller en betydelig rolle i å opprettholde syre-basebalansen. Sur urin vil skilles ut under alle forhold som fører til metabolsk eller respiratorisk acidose ettersom nyrene kompenserer for endringer i syre-basebalansen.
Hud - lett sur reaksjon (pH 4-6)
Hvis huden er utsatt for fethet, kan pH-verdien nærme seg 5,5. Og hvis huden er veldig tørr, kan pH være så høy som 4,4.
Den bakteriedrepende egenskapen til huden, som gir den evnen til å motstå mikrobiell invasjon, skyldes syrereaksjonen av keratin, den særegne kjemiske sammensetningen av talg og svette, og tilstedeværelsen av en beskyttende vann-lipidmantel med høy konsentrasjon av hydrogenioner på overflaten. De lavmolekylære fettsyrene inkludert i sammensetningen, primært glykofosfolipider og frie fettsyrer, har en bakteriostatisk effekt som er selektiv for patogene mikroorganismer.
Kjønnsorganer
Den normale surheten i en kvinnes vagina varierer fra 3,8 til 4,4 pH og er gjennomsnittlig mellom 4,0 og 4,2 pH.
Ved fødselen er en jentes skjede steril. Så, i løpet av få dager, er den befolket av en rekke bakterier, hovedsakelig stafylokokker, streptokokker, anaerobe (det vil si bakterier som ikke trenger oksygen for å leve). Før menstruasjonsstart er surhetsgraden (pH) i skjeden nær nøytral (7,0). Men under puberteten blir veggene i skjeden tykkere (under påvirkning av østrogen - et av de kvinnelige kjønnshormonene), pH synker til 4,4 (dvs. surheten øker), noe som forårsaker endringer i skjedefloraen.
Livmorhulen er normalt steril, og laktobaciller som bor i skjeden og opprettholder den høye surheten i miljøet, forhindrer at patogener kommer inn i den. Hvis surheten i skjeden av en eller annen grunn skifter mot alkalisk, synker antallet laktobaciller kraftig, og i stedet utvikles andre mikrober som kan komme inn i livmoren og føre til betennelse, og deretter til problemer med graviditet.
Sperm
Normalt nivå av sædsyre er mellom 7,2 og 8,0 pH. En økning i pH-nivået til sæd oppstår under en smittsom prosess. En kraftig alkalisk reaksjon av sædceller (surhet på ca. 9,0–10,0 pH) indikerer en patologi i prostatakjertelen. Med blokkering av utskillelseskanalene til begge sædblærene, noteres en sur reaksjon av sædceller (surhet 6,0-6,8 pH). Befruktningsevnen til slike sædceller er redusert. I et surt miljø mister sædceller sin bevegelighet og dør. Hvis surheten i sædvæsken blir mindre enn 6,0 pH, mister sædcellene fullstendig mobiliteten og dør.
Celler og interstitiell væske
I cellene i kroppen er pH-verdien omtrent 7, i den ekstracellulære væsken - 7,4. Nerveender som er utenfor cellene er svært følsomme for endringer i pH. Med mekanisk eller termisk skade på vev blir celleveggene ødelagt og innholdet kommer inn i nerveendene. Som et resultat føler personen smerte.
Den skandinaviske forskeren Olaf Lindal gjorde følgende eksperiment: ved hjelp av en spesiell nålløs injektor ble en veldig tynn strøm av en løsning injisert gjennom huden til en person, som ikke skadet cellene, men virket på nerveendene. Det ble vist at det er hydrogenkationer som forårsaker smerte, og med en reduksjon i pH i løsningen forsterkes smerten.
På samme måte "virker en løsning av maursyre direkte på nervene", som injiseres under huden av stikkende insekter eller brennesler. De forskjellige pH-verdiene til vev forklarer også hvorfor en person føler smerte i noen betennelser, og ikke i andre.
Interessant nok forårsaket det å injisere rent vann under huden spesielt sterke smerter. Dette fenomenet, merkelig ved første øyekast, forklares som følger: celler, ved kontakt med rent vann, brister som følge av osmotisk trykk og deres innhold virker på nerveendene.
Tabell 1. Hydrogenindikatorer for løsninger
|
Løsning |
RN |
|
HCl |
1,0 |
|
H2SO4 |
1,2 |
|
H 2 C 2 O 4 |
1,3 |
|
NaHSO4 |
1,4 |
|
H 3 RO 4 |
1,5 |
|
Magesaft |
1,6 |
|
Vinsyre |
2,0 |
|
Sitronsyre |
2,1 |
|
HNO 2 |
2,2 |
|
Sitronsaft |
2,3 |
|
Melkesyre |
2,4 |
|
Salisylsyre |
2,4 |
|
bordeddik |
3,0 |
|
grapefrukt juice |
3,2 |
|
CO 2 |
3,7 |
|
eplejuice |
3,8 |
|
H 2 S |
4,1 |
|
Urin |
4,8-7,5 |
|
Svart kaffe |
5,0 |
|
Spytt |
7,4-8 |
|
Melk |
6,7 |
|
Blod |
7,35-7,45 |
|
Galle |
7,8-8,6 |
|
havvann |
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 |
Fiskeegg og yngel er spesielt følsomme for endringer i pH i mediet. Tabellen tillater en rekke interessante observasjoner. pH-verdier viser for eksempel umiddelbart den komparative styrken til syrer og baser. En sterk endring i det nøytrale mediet er også tydelig synlig som et resultat av hydrolyse av salter dannet av svake syrer og baser, samt under dissosiasjonen av sure salter.
Urin-pH er ikke en god indikator på kropps-pH, og det er ikke en god indikator på generell helse.
Med andre ord, uansett hva du spiser og ved hvilken som helst urin pH, kan du være helt sikker på at din arterielle blod pH alltid vil være rundt 7,4.
Når en person inntar for eksempel sur mat eller animalsk protein, under påvirkning av buffersystemer, skifter pH til den sure siden (blir mindre enn 7), og når for eksempel mineralvann eller plantemat inntas, skifter til alkalisk (blir mer enn 7). Buffersystemer holder pH i det akseptable området for kroppen.
Legene sier forresten at vi tolererer skiftet til den sure siden (samme acidose) mye lettere enn skiftet til den alkaliske siden (alkalose).
Det er umulig å endre pH i blodet ved ytre påvirkning.
HOVEDMEKANISMENE FOR BLODPH-VEDLIKEHOLD ER:
1. Buffersystemer av blod (karbonat, fosfat, protein, hemoglobin)
Denne mekanismen fungerer veldig raskt (brøkdeler av et sekund) og tilhører derfor de raske mekanismene for å regulere stabiliteten til det indre miljøet.
Bikarbonat blodbuffer ganske kraftig og mest mobil.
En av de viktige bufferne for blod og andre kroppsvæsker er bikarbonatbuffersystemet (HCO3/CO2): CO2 + H2O ⇄ HCO3- + H+ Hovedfunksjonen til blodbikarbonatbuffersystemet er nøytralisering av H+ ioner. Dette buffersystemet spiller en spesielt viktig rolle fordi konsentrasjonene av begge bufferkomponentene kan justeres uavhengig av hverandre; [CO2] - ved å puste, - i lever og nyrer. Dermed er det et åpent buffersystem.
Hemoglobinbuffersystemet er det kraftigste.
Det står for mer enn halvparten av bufferkapasiteten til blodet. Bufferegenskapene til hemoglobin skyldes forholdet mellom redusert hemoglobin (HHb) og dets kaliumsalt (KHb).
Plasmaproteiner på grunn av aminosyrenes evne til ionisering, utfører de også en bufferfunksjon (ca. 7% av bufferkapasiteten til blod). I et surt miljø oppfører de seg som syrebindende baser.
Fosfatbuffersystem(ca. 5 % av bufferkapasiteten til blodet) dannes av uorganiske blodfosfater. Syreegenskaper vises ved monobasisk fosfat (NaH 2 P0 4), og baser - ved dibasisk fosfat (Na 2 HP0 4). De fungerer på samme prinsipp som bikarbonater. Men på grunn av det lave innholdet av fosfater i blodet, er kapasiteten til dette systemet liten.
2. Respiratorisk (lunge) reguleringssystem.
På grunn av hvor lett lungene regulerer CO2-konsentrasjonen, har dette systemet en betydelig bufferkapasitet. Fjerning av overskytende mengder CO 2, regenerering av bikarbonat og hemoglobinbuffersystemer utføres enkelt.
I hvile slipper en person ut 230 ml karbondioksid per minutt, eller omtrent 15 000 mmol per dag. Når karbondioksid fjernes fra blodet, forsvinner omtrent tilsvarende mengde hydrogenioner. Derfor spiller pusten en viktig rolle for å opprettholde syre-base-balansen. Så hvis surheten i blodet øker, fører en økning i innholdet av hydrogenioner til en økning i lungeventilasjon (hyperventilasjon), mens karbondioksidmolekyler skilles ut i store mengder og pH går tilbake til normale nivåer.
En økning i innholdet av baser er ledsaget av hypoventilering, noe som resulterer i en økning i konsentrasjonen av karbondioksid i blodet og følgelig konsentrasjonen av hydrogenioner, og skiftet i reaksjonen av blodet til den alkaliske siden er delvis eller fullstendig kompensert.
Følgelig er det eksterne respirasjonssystemet ganske raskt (innen noen få minutter) i stand til å eliminere eller redusere pH-skift og forhindre utvikling av acidose eller alkalose: en økning i lungeventilasjon med 2 ganger øker blodets pH med ca. 0,2; redusere ventilasjonen med 25 % kan redusere pH med 0,3-0,4.
3. Nyre (ekskresjonssystem)
Virker veldig sakte (10-12 timer). Men denne mekanismen er den kraftigste og er i stand til å gjenopprette kroppens pH fullstendig ved å fjerne urin med alkaliske eller sure pH-verdier. Nyrenes deltakelse i å opprettholde syre-basebalansen består i å fjerne hydrogenioner fra kroppen, reabsorbere bikarbonat fra den rørformede væsken, syntetisere bikarbonat i tilfelle mangel og fjerning i overkant.
Hovedmekanismene for å redusere eller eliminere endringer i blodets syre-base-balanse realisert av nyrenefroner inkluderer acidogenese, ammoniogenese, fosfatsekresjon og K+,Ka+-utvekslingsmekanisme.
Mekanismen for pH-regulering av blodet i hele organismen består i den felles handlingen av ekstern respirasjon, blodsirkulasjon, utskillelse og buffersystemer. Så hvis det oppstår overskudd av anioner som et resultat av økt dannelse av H 2 CO 3 eller andre syrer, blir de først nøytralisert av buffersystemer. Parallelt intensiveres pusten og blodsirkulasjonen, noe som fører til en økning i frigjøringen av karbondioksid fra lungene. Ikke-flyktige syrer på sin side skilles ut i urinen eller svetten.
Normalt kan pH-verdien i blodet bare endre seg i en kort periode. Naturligvis, med skade på lungene eller nyrene, reduseres kroppens funksjonelle evner til å opprettholde pH på riktig nivå. Hvis en stor mengde sure eller basiske ioner vises i blodet, er det kun buffermekanismer (uten hjelp av utskillelsessystemer) som ikke vil holde pH på et konstant nivå. Dette fører til acidose eller alkalose. publisert
© Olga Butakova "Syre-basebalanse er grunnlaget for livet"
Historie
Ligninger som relaterer pH og pOH
pH-verdi utgang
I rent vann ved 25 ° C er konsentrasjonene av hydrogenioner () og hydroksydioner () de samme og utgjør 10 -7 mol/l, dette følger direkte av definisjonen av ioneproduktet av vann, som er lik og er 10-14 mol²/l² (ved 25°C).
Når konsentrasjonene av begge typer ioner i en løsning er like, sies løsningen å ha nøytral reaksjon. Når en syre tilsettes vann, øker konsentrasjonen av hydrogenioner, og konsentrasjonen av hydroksydioner reduseres tilsvarende, når en base tilsettes, tvert imot, øker innholdet av hydroksydioner, og konsentrasjonen av hydrogenioner synker. Når > si at løsningen er sur, og for > - alkalisk.
For enkelhets skyld, for å bli kvitt den negative eksponenten, i stedet for konsentrasjonene av hydrogenioner, brukes deres desimallogaritme, tatt med motsatt fortegn, som faktisk er hydrogenindikatoren - pH).
pOH
Den gjensidige pH-verdien har blitt noe mindre utbredt - en indikator på basisiteten til løsningen, pOH, lik den negative desimallogaritmen til konsentrasjonen i løsningen av OH - ioner:
som i enhver vandig løsning ved 22 ° C \u003d 1,0 × 10 - 14, er det åpenbart at ved denne temperaturen:
pH-verdier i løsninger med forskjellig surhet
- I motsetning til hva mange tror, kan pH variere ikke bare i området fra 0 til 14, men kan også gå utover disse grensene. For eksempel, ved en konsentrasjon av hydrogenioner = 10 -15 mol / l, pH = 15, ved en konsentrasjon av hydroksydioner på 10 mol / l pOH = -1.
|
Siden ved 25 °C (standardbetingelser) · = 10 -14, er det klart at ved denne temperaturen er pH + pOH = 14.
Siden i sure løsninger > 10 -7, så er pH i sure løsninger pH< 7, аналогично pH щелочных растворов pH >7 er pH i nøytrale løsninger 7. Ved høyere temperaturer øker dissosiasjonskonstanten til vann, og ioneproduktet til vann øker tilsvarende, så pH er nøytral.< 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.
Metoder for å bestemme pH-verdien
Flere metoder er mye brukt for å bestemme pH-verdien til løsninger. pH-verdien kan tilnærmes med indikatorer, måles nøyaktig med et pH-meter, eller bestemmes analytisk ved å utføre en syre-base titrering.
- For et grovt estimat av konsentrasjonen av hydrogenioner, er syre-base-indikatorer mye brukt - organiske fargestoffer, hvis farge avhenger av pH i mediet. De mest kjente indikatorene inkluderer lakmus, fenolftalein, metyloransje (metyloransje) og andre. Indikatorer kan eksistere i to forskjellige fargede former, enten sure eller basiske. Fargeendringen til hver indikator skjer i surhetsområdet, vanligvis 1-2 enheter.
For å utvide arbeidsområdet for pH-måling brukes den såkalte universelle indikatoren, som er en blanding av flere indikatorer. Den universelle indikatoren endrer sekvensielt farge fra rødt gjennom gult, grønt, blått til lilla når det går fra et surt til et alkalisk område. Bestemmelse av pH ved hjelp av indikatormetoden er vanskelig for uklare eller fargede løsninger.
- Bruken av en spesiell enhet - en pH-meter - lar deg måle pH i et bredere område og mer nøyaktig (opptil 0,01 pH-enheter) enn med indikatorer. Den ionometriske metoden for å bestemme pH er basert på måling av EMF til en galvanisk krets med et millivoltmeter-ionometer, inkludert en spesiell glasselektrode, hvis potensial avhenger av konsentrasjonen av H + -ioner i den omkringliggende løsningen. Metoden er praktisk og svært nøyaktig, spesielt etter kalibrering av indikatorelektroden i et valgt pH-område, lar den måle pH i ugjennomsiktige og fargede løsninger og er derfor mye brukt.
- Analytisk volumetrisk metode - syre-base titrering - gir også nøyaktige resultater for å bestemme surheten til løsninger. En løsning med kjent konsentrasjon (titrant) tilsettes dråpevis til testløsningen. Når de blandes, skjer en kjemisk reaksjon. Ekvivalenspunktet - øyeblikket når titranten er nøyaktig nok til å fullføre reaksjonen - fikseres ved hjelp av en indikator. Videre, ved å vite konsentrasjonen og volumet til den tilsatte titrantløsningen, beregnes surheten til løsningen.
- Effekt av temperatur på pH-verdier
0,001 mol/L HCl ved 20 °C har pH=3, ved 30 °C pH=3
0,001 mol/L NaOH ved 20 °C har pH=11,73, ved 30 °C pH=10,83
I denne artikkelen svarer vi på spørsmålene om hva som er surheten til vin og hvordan den bestemmes. Hva er pH og hvorfor skal forbrukeren vite det. Hva er en grad av alkohol.
grad av alkohol
En av disse forkortelsene er veldig enkel - ABV betyr det engelske "alcohol by volume", de. alkoholinnholdet (i vårt tilfelle etanol) i væskevolumet. Vanligvis målt i prosent. Og i folkemunne kalles det en grad. For eksempel betyr uttrykket førti-graders vodka at den foreslåtte løsningen inneholder 40% - førti volumprosent alkohol.
Volumprosent eller grad måles i milliliter "ren" etanol i et volum på 100 ml ved en temperatur på 20 grader Celsius.
I et nøtteskall er det klart at dersom flasken angir ABV 5,5 %, som for eksempel på enkelte Moscato d'Asti-viner, så kan denne lett kullsyreholdige og alkoholfattige vinen nippes lett til hele kvelden uten frykt for å få bakrus den neste dagen. Som de sier, det er mer alkohol i kefir!
Det er forresten derfor Moscato d'Asti og en annen italiensk musserende vin, Prosecco, er så populære på fester i Hollywood. Alle går hele kvelden med et glass i hånden, men det er ingen fylliker. Og du kan kjøre hjem selv. Selv om man skal dømme etter nyhetene, bryr ikke deltakerne av disse partiene seg om sistnevnte hensyn.
Litt teori - hva er pH
På et intuitivt nivå forstår vi alle omtrent hva surhet er. Graden av "surhet", for å si det sånn. I kjemi er dette begrepet surhet, lat. aciditas, eng. surhet - betegner en karakteristikk av aktiviteten til hydrogenioner i løsninger og væsker.
Det er ekte (aktiv) og total (titrererbar) surhet. I vandige løsninger kan uorganiske stoffer, dvs. salter, syrer og alkalier (oppløst) separeres i deres bestanddeler.
Samtidig positivt ladede hydrogenioner H+ er bærere av sure egenskaper, og negativt ladede ioner ÅH-(de kalles også hydroksyler) - bærere av alkaliske egenskaper.
For hundre år siden introduserte kjemikere en spesiell hydrogenindeks, som vanligvis er betegnet med symbolene pH.
Litt matematikk
Ikke-nudister (c) og ikke-matematikere (c) kan hoppe over dette avsnittet. Og for resten vil vi informere deg om at for vandige løsninger gjelder likevektsligningen - produktet av aktiviteten til H + og OH- ioner er konstant. Under såkalte normale forhold, dvs. ved en vanntemperatur på 22°C og normalt trykk er det lik 10 til minus 14. potens.
I 1909 introduserte den danske biokjemikeren Serensen pH-verdien, som per definisjon er lik desimallogaritmen for aktiviteten til hydrogenioner, tatt med minus:
pH= - lg (H+ aktivitet)
I et nøytralt medium, som vi nettopp har sagt, er aktivitetene til ionene like, dvs. produktet av H+ aktivitet og OH- aktivitet er lik kvadratet av H+ aktivitet. Og det er lik 10 til minus 14. potens.
Så, etter å ha delt 14 med 2, vil den negative desimallogaritmen være lik 7. Dette betyr at (ved en temperatur på 22 ° C) surheten til rent vann, det vil si nøytral surhet, er lik syv enheter: pH= 7.
Løsninger og væsker anses som sure hvis de pH mindre enn 7, og alkalisk, hvis mer.
Vanligvis har matvarer, inkludert vin, en tendens til å være sure. Alkaliske reaksjoner er kjemiske deighevemidler (brus, ammoniumkarbonat) og produkter tilberedt med deres bruk, for eksempel informasjonskapsler og pepperkaker.
Tre typer surhet
La oss komme tilbake til skyldfølelsen. Begrepet "syre" er en av de mest brukte i analyse, beskrivelse og produksjon av viner. Faktisk er surhet en av de viktigste egenskapene til vinkjemi og smak. Det er tre typer surhet i vinproduksjon:
- totalt eller titrert
- aktiv eller sann - dette er [hydrogen]-indikatoren for aktivitet pH
- flyktig surhet
Titrerbar surhet
Titrerbar eller total surhet bestemmer innholdet i saften eller vinen av alle frie syrer og deres syresalter i tilslaget.
Verdien bestemmes av mengden alkali (for eksempel kaustisk soda eller kalium) som trengs for å nøytralisere disse syrene. Det vil si mengden alkali som må tilsettes vin for å få en absolutt nøytral løsning fra den (pH=7,0).
Total surhet måles i gram per liter.
Aktiv surhet
Aktiv eller ekte surhet pH . Matematisk er dette den negative logaritmen til konsentrasjonen av hydrogenioner, som nevnt ovenfor. Teknisk sett er dette det mest nøyaktige målet på vinens surhet.
Det avhenger av mengden av de sterkeste syrene som finnes i vinen. Sterke syrer er de som har den høyeste dissosiasjonskonstanten (Kd) [syrer].
Et eksempel på typiske syrer sortert etter "styrke", det vil si i synkende rekkefølge av dissosiasjonskonstanten (syregrad):
- Sitron Cd = 8,4 10-4
- Amber Cd = 7,4 10-4
- Apple Cd = 3,95 10-4
- Meieri Kd = 1,4 10-4
Fra verdien pH avhenger av det kvantitative forholdet mellom primære og sekundære gjæringsprodukter, vinens tendens til oksidasjon, krystallinsk og biologisk turbiditet, mottakelighet for defekter og sykdomsresistens til vin.
Eksempler
En enkel forklaring på den logaritmiske sammenhengen. Løsning med pH= 3 er ti ganger surere enn en løsning med pH= 4. Eller, for et mer praktisk eksempel, vin med pH= 3,2 25 % surere enn vin med pH= 3.3.
Hvis det er nødvendig å korrigere surheten i vinen, tilsetter vinprodusentene en blanding av 1,9 g/l melkesyre og 2,27 g/l vinsyre (dioksiravsyre eller vinsyre). Dette gjør det mulig å redusere pH omtrent med 0,1 (område 3 til 4).
Og hvis for eksempel vinen viste seg med pH = 3,7 og vinmakeren ønsker å bringe den til pH = 3,5, vil han doble denne "dosen".
VerdipHfor noen produkter
Tabellen nedenfor viser surhetsverdiene til noen vanlige matvarer og rent vann ved forskjellige temperaturer:
| Produkt | surhet, pH |
| Sitronsaft | 2,1 |
| Vin, ca. | 3,5 |
| Tomat juice | 4,1 |
| appelsinjuice | 4,2 |
| Svart kaffe | 5,0 |
| Rent vann ved 100°C | 6,13 |
| Rent vann ved 50°C | 6,63 |
| Fersk melk | 6,68 |
| Rent vann ved 22°C | 7,0 |
| Rent vann ved 0°C | 7,48 |
Flyktig surhet
Flyktig surhet, eller VA for kort, er den delen av syrene i vin som kan oppdages av nesen.
I motsetning til de syrene som er følbare for smaken (som vi snakket om ovenfor).
Flyktig surhet, eller med andre ord surhet av vin, er en av de vanligste feilene. Dens viktigste skyldige er eddiksyre (lukter som eddik) og esteren, etylacetat (lukter neglelakk).
Bakteriene som er ansvarlige for flyktig surhet trives under forhold med lav surhet og høyt sukkerinnhold. I små konsentrasjoner gir flyktig syre vinen en pikanthet. Og når terskelen overskrides, tetter eddik-lakk-komponenten nyttige aromaer og ødelegger smaken av vin.
Laster inn...