Biologie pentru absolvenți I

Ph-ul unei soluții indică aciditatea sau alcalinitatea acesteia.

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

Hârtia litmus sau pH este o hârtie de filtru care a fost tratată cu un colorant natural solubil în apă, astfel încât poate fi folosită ca indicator de pH, pentru a testa cât de mult acid (aciditate) sau bază (alcalinitate) există într-o soluție. S-ar putea chiar să fi folosit unele pentru a testa dacă apa dintr-o piscină este tratată corespunzător. În ambele cazuri, testul pH măsoară concentrația de ioni de hidrogen într-o anumită soluție.

Ionii de hidrogen sunt generați spontan în apa pură prin disocierea (ionizarea) unui procent mic de molecule de apă în numere egale de ioni de hidrogen (H+) și ioni de hidroxid (OH-). În timp ce ionii de hidroxid sunt menținuți în soluție prin legătura lor de hidrogen cu alte molecule de apă, ionii de hidrogen, compuși din protoni goi, sunt imediat atrași de moleculele de apă neionizate, formând ioni de hidroniu (H3O+). Totuși, prin convenție, oamenii de știință se referă la ionii de hidrogen și la concentrația lor ca și cum ar fi liberi în această stare în apa lichidă.

Concentrația ionilor de hidrogen care se disociază din apa pură este de 1 × 10-7 moli de ioni H+ pe litru de apă. Molii (mol) sunt o modalitate de exprimare a cantității unei substanțe (care pot fi atomi, molecule, ioni etc.), un mol fiind egal cu 6,02 x 1023 de particule din substanța respectivă. Prin urmare, 1 mol de apă este egal cu 6,02 x 1023 molecule de apă. pH-ul se calculează ca fiind rezultatul negativ al logaritmului în baza 10 al acestei concentrații. Log10 a 1 × 10-7 este -7,0, iar negativul acestui număr (indicat prin „p” din „pH”) dă un pH de 7,0, care este cunoscut și sub numele de pH neutru. pH-ul din interiorul celulelor umane și sângele sunt exemple de două zone ale corpului în care se menține un pH aproape neutru.

Legistrările pH-ului ne-neutru rezultă din dizolvarea acizilor sau bazelor în apă. Utilizând logaritmul negativ pentru a genera numere întregi pozitive, concentrațiile ridicate de ioni de hidrogen produc un număr de pH scăzut, în timp ce nivelurile scăzute de ioni de hidrogen duc la un pH ridicat. Un acid este o substanță care crește concentrația de ioni de hidrogen (H+) într-o soluție, de obicei prin disocierea unuia dintre atomii săi de hidrogen. O bază furnizează fie ioni de hidroxid (OH-), fie alți ioni cu sarcină negativă care se combină cu ionii de hidrogen, reducând concentrația acestora în soluție și crescând astfel pH-ul. În cazurile în care baza eliberează ioni de hidroxid, acești ioni se leagă de ionii de hidrogen liberi, generând noi molecule de apă.

Figura 1. Scara pH-ului măsoară concentrația de ioni de hidrogen (H+) într-o soluție.

Cu cât acidul este mai puternic, cu atât mai ușor donează H+. De exemplu, acidul clorhidric (HCl) se disociază complet în ioni de hidrogen și ioni de clorură și este foarte acid, în timp ce acizii din sucul de roșii sau din oțet nu se disociază complet și sunt considerați acizi slabi.

În sens invers, bazele puternice sunt acele substanțe care donează cu ușurință OH- sau preiau ioni de hidrogen. Hidroxidul de sodiu (NaOH) și mulți detergenți de uz casnic sunt foarte alcalini și cedează rapid OH- atunci când sunt plasați în apă, crescând astfel pH-ul. Un exemplu de soluție slab bazică este apa de mare, care are un pH apropiat de 8,0, suficient de aproape de pH-ul neutru pentru ca organismele marine adaptate la acest mediu salin să se poată dezvolta în ea.

Scala pH-ului este, așa cum s-a menționat anterior, un logaritm invers și variază de la 0 la 14 (figura 1). Tot ceea ce este sub 7,0 (de la 0,0 la 6,9) este acid, iar tot ceea ce este peste 7,0 (de la 7,1 la 14,0) este alcalin. Valorile extreme ale pH-ului în ambele direcții de la 7,0 sunt de obicei considerate inospitaliere pentru viață. pH-ul din interiorul celulelor (6,8) și pH-ul din sânge (7,4) sunt amândouă foarte apropiate de neutralitate.

Cu toate acestea, mediul din stomac este foarte acid, cu un pH între 1 și 2. Deci, cum supraviețuiesc celulele din stomac într-un mediu atât de acid? Cum mențin în mod homeostatic pH-ul aproape neutru din interiorul lor? Răspunsul este că nu o pot face și mor în mod constant. Noi celule gastrice sunt produse în mod constant pentru a le înlocui pe cele moarte, care sunt digerate de acizii din stomac. Se estimează că mucoasa stomacului uman este complet înlocuită la fiecare șapte până la zece zile.

Contribuie!

Îmbunătățiți această paginăÎnvățați mai mult