Biologi for hovedfag I

En opløsnings pH-værdi angiver dens surhedsgrad eller alkalinitet.

\text{H}_2\text{O}\left(\text{I}\right)\longleftrightarrow\text{H}^{+}\left(aq\right)+\text{OH}^{-}\left(aq\right)

Litmus- eller pH-papir er filterpapir, der er blevet behandlet med et naturligt vandopløseligt farvestof, så det kan bruges som pH-indikator, til at teste, hvor meget syre (surhed) eller base (alkalinitet) der er i en opløsning. Du har måske endda brugt noget til at teste, om vandet i en swimmingpool er korrekt behandlet. I begge tilfælde måler pH-testen koncentrationen af hydrogenioner i en given opløsning.

Hydrogenioner dannes spontant i rent vand ved dissociation (ionisering) af en lille procentdel af vandmolekylerne til lige mange hydrogen (H+)-ioner og hydroxid (OH-)-ioner. Mens hydroxidionerne holdes i opløsning ved deres hydrogenbinding med andre vandmolekyler, tiltrækkes hydrogenionerne, der består af nøgne protoner, straks af ikke-ioniserede vandmolekyler, hvorved der dannes hydroniumioner (H3O+). Alligevel refererer forskerne efter konvention til hydrogenioner og deres koncentration som om de var frie i denne tilstand i flydende vand.

Koncentrationen af hydrogenioner, der dissocieres fra rent vand, er 1 × 10-7 mol H+-ioner pr. liter vand. Mol (mol) er en måde at udtrykke mængden af et stof (som kan være atomer, molekyler, ioner osv.), idet et mol er lig med 6,02 x 1023 partikler af stoffet. Derfor er 1 mol vand lig med 6,02 x 1023 vandmolekyler. pH-værdien beregnes som det negative af logaritmen i base 10 af denne koncentration. Log10 af 1 × 10-7 er -7,0, og det negative af dette tal (angivet med “p” i “pH”) giver en pH-værdi på 7,0, som også kaldes neutral pH. pH-værdien i menneskets celler og i blodet er eksempler på to områder af kroppen, hvor pH-værdien er næsten neutral.

Non-neutrale pH-værdier fremkommer ved opløsning af syrer eller baser i vand. Ved hjælp af den negative logaritme til at generere positive hele tal giver høje koncentrationer af hydrogenioner et lavt pH-tal, mens lave niveauer af hydrogenioner resulterer i et højt pH-tal. En syre er et stof, der øger koncentrationen af hydrogenioner (H+) i en opløsning, som regel ved at et af dets hydrogenatomer dissocieres. En base tilfører enten hydroxidioner (OH-) eller andre negativt ladede ioner, der kombineres med hydrogenioner, hvilket reducerer deres koncentration i opløsningen og dermed hæver pH-værdien. I de tilfælde, hvor basen frigiver hydroxidioner, binder disse ioner sig til frie hydrogenioner og danner nye vandmolekyler.

Figur 1. pH-skalaen måler koncentrationen af hydrogenioner (H+) i en opløsning.

Jo stærkere syren er, jo mere villig er den til at afgive H+. For eksempel dissocieres saltsyre (HCl) fuldstændigt i hydrogen- og chloridioner og er stærkt sur, mens syrer i tomatsaft eller eddike ikke dissocieres fuldstændigt og betragtes som svage syrer.

Omvendt er stærke baser de stoffer, der let afgiver OH- eller optager hydrogenioner. Natriumhydroxid (NaOH) og mange husholdningsrengøringsmidler er stærkt basiske og afgiver hurtigt OH-, når de anbringes i vand, hvorved pH-værdien øges. Et eksempel på en svagt basisk opløsning er havvand, der har en pH nær 8,0, hvilket er tæt nok på neutral pH til, at marine organismer, der er tilpasset dette saltholdige miljø, kan trives i det.

PH-skalaen er som tidligere nævnt en omvendt logaritme og går fra 0 til 14 (figur 1). Alt under 7,0 (fra 0,0 til 6,9) er surt, og alt over 7,0 (fra 7,1 til 14,0) er alkalisk. Ekstreme pH-værdier i begge retninger fra 7,0 anses normalt for at være ugæstfri for liv. pH-værdien i cellerne (6,8) og pH-værdien i blodet (7,4) er begge meget tæt på neutral.

Midlertid er miljøet i maven meget surt med en pH-værdi på 1 til 2. Hvordan kan cellerne i maven så overleve i et så surt miljø? Hvordan opretholder de homeostatisk den næsten neutrale pH-værdi inde i dem? Svaret er, at de ikke kan gøre det, og at de konstant dør. Der produceres konstant nye maveceller til erstatning for døde celler, som fordøjes af mavesyrerne. Det anslås, at slimhinden i den menneskelige mave udskiftes fuldstændigt hver syvende til tiende dag.

Bidrag!

Forbedre denne sideLær mere