Biológia szakosoknak I

Az oldat pH-ja jelzi annak savasságát vagy lúgosságát.

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

A lakmusz vagy pH-papír olyan szűrőpapír, amelyet természetes vízben oldódó festékkel kezeltek, így pH-indikátorként használható, annak vizsgálatára, hogy mennyi sav (savasság) vagy bázis (lúgosság) van egy oldatban. Talán Ön is használt már ilyet, hogy megvizsgálja, megfelelően kezelik-e az úszómedence vizét. A pH-vizsgálat mindkét esetben a hidrogénionok koncentrációját méri egy adott oldatban.

A hidrogénionok spontán keletkeznek a tiszta vízben a vízmolekulák kis százalékának disszociációjával (ionizációjával) egyenlő számú hidrogén (H+) ionra és hidroxid (OH-) ionra. Míg a hidroxidionokat a más vízmolekulákkal való hidrogénkötésük tartja oldatban, addig a csupasz protonokból álló hidrogénionok azonnal vonzódnak a nem ionizált vízmolekulákhoz, hidróniumionokat (H3O+) alkotva. A tudósok egyezményesen mégis úgy hivatkoznak a hidrogénionokra és koncentrációjukra, mintha ebben az állapotban szabadon lennének a folyékony vízben.

A tiszta vízből disszociáló hidrogénionok koncentrációja 1 × 10-7 mól H+ ion literenként. A mol (mol) egy anyag (ami lehet atom, molekula, ion stb.) mennyiségének kifejezésére szolgál, egy mol az anyag 6,02 x 1023 részecskéjének felel meg. Ezért 1 mol víz 6,02 x 1023 vízmolekulának felel meg. A pH-t e koncentráció 10-es bázisú logaritmusának negatívjaként számoljuk ki. Az 1 × 10-7 log10-je -7,0, és ennek a számnak a negatívja (amelyet a “pH” “p” betűje jelöl) 7,0 pH-t eredményez, amelyet semleges pH-nak is neveznek. Az emberi sejtek és a vér belső pH-ja példa a test két olyan területére, ahol közel semleges pH-t tartanak fenn.

A nem semleges pH-értékek a savak vagy bázisok vízben való feloldásából adódnak. A negatív logaritmust használva pozitív egész számok előállítására, a hidrogénionok magas koncentrációja alacsony pH-számot eredményez, míg a hidrogénionok alacsony szintje magas pH-t eredményez. A sav olyan anyag, amely növeli a hidrogénionok (H+) koncentrációját az oldatban, általában úgy, hogy az egyik hidrogénatom disszociál. A bázis hidroxidionokat (OH-) vagy más negatív töltésű ionokat szolgáltat, amelyek egyesülnek a hidrogénionokkal, csökkentve azok koncentrációját az oldatban, és ezáltal növelve a pH-értéket. Abban az esetben, ha a bázis hidroxidionokat szabadít fel, ezek az ionok szabad hidrogénionokhoz kötődnek, új vízmolekulákat hozva létre.

1. ábra. A pH-skála a hidrogénionok (H+) koncentrációját méri egy oldatban.

Mennél erősebb egy sav, annál könnyebben adja le a H+-t. Például a sósav (HCl) teljesen hidrogén- és kloridionokra disszociál, és erősen savas, míg a paradicsomlében vagy az ecetben lévő savak nem disszociálnak teljesen, és gyenge savaknak számítanak.

Megfordítva, erős bázisok azok az anyagok, amelyek könnyen adnak OH–t vagy vesznek fel hidrogénionokat. A nátrium-hidroxid (NaOH) és számos háztartási tisztítószer erősen lúgos, és vízbe helyezve gyorsan leadják az OH-okat, ezáltal megemelve a pH-t. A gyenge bázikus oldatra példa a tengervíz, amelynek pH-ja közel 8,0, ami elég közel van a semleges pH-hoz ahhoz, hogy az ehhez a sós környezethez alkalmazkodott tengeri élőlények képesek benne boldogulni.

A pH-skála, mint már említettük, egy fordított logaritmus, és 0-tól 14-ig terjed (1. ábra). Ami 7,0 alatt van (0,0 és 6,9 között), az savas, ami pedig 7,0 felett (7,1 és 14,0 között), az lúgos. A 7,0 pH-értéktől mindkét irányban szélsőséges pH-értékeket általában az élet számára barátságtalannak tekintik. A sejtek belső pH-ja (6,8) és a vér pH-ja (7,4) egyaránt nagyon közel van a semlegeshez.

A gyomor környezete azonban erősen savas, pH-ja 1-2. Hogyan maradnak fenn tehát a gyomor sejtjei egy ilyen savas környezetben? Hogyan tartják fenn homeosztatikusan a közel semleges pH-t a belsejükben? A válasz az, hogy nem képesek rá, és folyamatosan pusztulnak. Folyamatosan új gyomorsejtek termelődnek az elhaltak helyére, amelyeket a gyomorsav emészt meg. Becslések szerint az emberi gyomor bélése hét-tíz naponta teljesen kicserélődik.

Tegye hozzá!

Javítsd ezt az oldaltTudj meg többet