Biologia per Maggiori I

Il pH di una soluzione indica la sua acidità o alcalinità.

Litmo o carta pH è carta da filtro che è stata trattata con un colorante naturale solubile in acqua in modo da poter essere usata come indicatore di pH, per testare quanto acido (acidità) o base (alcalinità) esiste in una soluzione. Potresti anche averne usato un po’ per testare se l’acqua di una piscina è trattata correttamente. In entrambi i casi, il test del pH misura la concentrazione di ioni idrogeno in una data soluzione.

Gli ioni idrogeno sono generati spontaneamente in acqua pura dalla dissociazione (ionizzazione) di una piccola percentuale di molecole d’acqua in un numero uguale di ioni idrogeno (H+) e ioni idrossido (OH-). Mentre gli ioni idrossido sono tenuti in soluzione dal loro legame idrogeno con altre molecole d’acqua, gli ioni idrogeno, costituiti da protoni nudi, sono immediatamente attratti da molecole d’acqua non ionizzate, formando ioni idronio (H3O+). Ancora, per convenzione, gli scienziati si riferiscono agli ioni idrogeno e alla loro concentrazione come se fossero liberi in questo stato nell’acqua liquida.

La concentrazione di ioni idrogeno che si dissocia dall’acqua pura è 1 × 10-7 moli di ioni H+ per litro d’acqua. Le moli (mol) sono un modo per esprimere la quantità di una sostanza (che può essere atomi, molecole, ioni, ecc), con una mole uguale a 6,02 x 1023 particelle della sostanza. Pertanto, 1 mole di acqua è uguale a 6,02 x 1023 molecole d’acqua. Il pH è calcolato come il negativo del logaritmo in base 10 di questa concentrazione. Il log10 di 1 × 10-7 è -7,0, e il negativo di questo numero (indicato dalla “p” di “pH”) produce un pH di 7,0, noto anche come pH neutro. Il pH all’interno delle cellule umane e il sangue sono esempi di due aree del corpo in cui viene mantenuto un pH quasi neutro.

Le letture di pH non neutro risultano dalla dissoluzione di acidi o basi in acqua. Usando il logaritmo negativo per generare numeri interi positivi, alte concentrazioni di ioni idrogeno danno un numero di pH basso, mentre bassi livelli di ioni idrogeno danno un pH alto. Un acido è una sostanza che aumenta la concentrazione di ioni idrogeno (H+) in una soluzione, di solito facendo dissociare uno dei suoi atomi di idrogeno. Una base fornisce ioni idrossido (OH-) o altri ioni caricati negativamente che si combinano con gli ioni idrogeno, riducendo la loro concentrazione nella soluzione e quindi aumentando il pH. Nei casi in cui la base rilascia ioni idrossido, questi ioni si legano agli ioni idrogeno liberi, generando nuove molecole di acqua.

Più forte è l’acido, più facilmente dona H+. Per esempio, l’acido cloridrico (HCl) si dissocia completamente in ioni idrogeno e cloruro ed è altamente acido, mentre gli acidi nel succo di pomodoro o nell’aceto non si dissociano completamente e sono considerati acidi deboli.

Inversamente, le basi forti sono quelle sostanze che donano facilmente OH- o assorbono ioni idrogeno. L’idrossido di sodio (NaOH) e molti detergenti domestici sono altamente alcalini e cedono OH- rapidamente quando vengono messi in acqua, aumentando così il pH. Un esempio di soluzione debolmente basica è l’acqua di mare, che ha un pH vicino a 8.0, abbastanza vicino al pH neutro che gli organismi marini adattati a questo ambiente salino sono in grado di prosperare in esso.

La scala del pH è, come già detto, un logaritmo inverso e va da 0 a 14 (Figura 1). Tutto ciò che è sotto 7,0 (da 0,0 a 6,9) è acido, e tutto ciò che è sopra 7,0 (da 7,1 a 14,0) è alcalino. Estremi di pH in entrambe le direzioni da 7,0 sono solitamente considerati inospitali per la vita. Il pH all’interno delle cellule (6,8) e il pH nel sangue (7,4) sono entrambi molto vicini alla neutralità.

Tuttavia, l’ambiente nello stomaco è altamente acido, con un pH da 1 a 2. Quindi come fanno le cellule dello stomaco a sopravvivere in un ambiente così acido? Come fanno a mantenere omeostaticamente il pH quasi neutro al loro interno? La risposta è che non possono farlo e muoiono costantemente. Nuove cellule dello stomaco vengono costantemente prodotte per sostituire quelle morte, che vengono digerite dagli acidi dello stomaco. Si stima che il rivestimento dello stomaco umano sia completamente sostituito ogni sette-dieci giorni.

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