Biologi för studenter I

Publicerat den av admin

Lärandemål

  • Identifiera egenskaperna hos syror
  • Identifiera egenskaperna hos baser

PH-värdet för en lösning anger dess surhet eller alkalitet.

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

Litmus- eller pH-papper är ett filterpapper som har behandlats med ett naturligt vattenlösligt färgämne så att det kan användas som pH-indikator, för att testa hur mycket syra (surhet) eller bas (alkalinitet) som finns i en lösning. Du kanske till och med har använt några för att testa om vattnet i en simbassäng är ordentligt behandlat. I båda fallen mäter pH-testet koncentrationen av vätejoner i en viss lösning.

Vätejoner bildas spontant i rent vatten genom att en liten andel av vattenmolekylerna dissocieras (joniseras) till lika många vätejoner (H+) och hydroxidjoner (OH-). Medan hydroxidjonerna hålls i lösning genom sin vätebindning med andra vattenmolekyler, dras vätejonerna, som består av nakna protoner, omedelbart till ojoniserade vattenmolekyler och bildar hydroniumjoner (H3O+). Fortfarande hänvisar forskare enligt konvention till vätejoner och deras koncentration som om de var fria i detta tillstånd i flytande vatten.

Koncentrationen av vätejoner som dissocieras från rent vatten är 1 × 10-7 mol H+-joner per liter vatten. Mol (mol) är ett sätt att uttrycka mängden av ett ämne (som kan vara atomer, molekyler, joner osv.), där ett mol är lika med 6,02 x 1023 partiklar av ämnet. Därför är 1 mol vatten lika med 6,02 x 1023 vattenmolekyler. pH-värdet beräknas som det negativa värdet av logaritmen i bas 10 av denna koncentration. Log10 av 1 × 10-7 är -7,0, och negationen av detta tal (som anges med ”p” i ”pH”) ger ett pH på 7,0, vilket också kallas neutralt pH. pH inuti mänskliga celler och blod är exempel på två områden i kroppen där nära neutralt pH upprätthålls.

Non-neutrala pH-värden uppstår när syror eller baser löses upp i vatten. Genom att använda den negativa logaritmen för att generera positiva heltal ger höga koncentrationer av vätejoner ett lågt pH-tal, medan låga nivåer av vätejoner resulterar i ett högt pH. En syra är ett ämne som ökar koncentrationen av vätejoner (H+) i en lösning, vanligtvis genom att en av dess väteatomer dissocieras. En bas ger antingen hydroxidjoner (OH-) eller andra negativt laddade joner som kombineras med vätejoner, vilket minskar deras koncentration i lösningen och därmed höjer pH-värdet. I de fall där basen frigör hydroxidjoner binder dessa joner till fria vätejoner och bildar nya vattenmolekyler.

PH-skalan, som sträcker sig från noll till 14, ligger bredvid en stapel med regnbågens färger. pH-värdet för vanliga ämnen anges. Det rör sig bland annat om magsyra med ett pH runt ett, citronjuice med ett pH runt två, apelsinjuice med ett pH runt tre, tomatjuice med ett pH runt fyra, svart kaffe med ett pH runt fem, urin med ett pH runt sex, destillerat vatten med ett pH runt sju, havsvatten med ett pH runt åtta, bikarbonat med ett pH runt nio, magnesiamjölk med ett pH runt tio, ammoniaklösning med ett pH runt elva, tvålvatten med ett pH runt tolv och blekmedel med ett pH runt tretton.

Figur 1. pH-skalan mäter koncentrationen av vätejoner (H+) i en lösning.

Desto starkare syran är, desto mer villigt avger den H+. Saltsyra (HCl) dissocieras till exempel fullständigt till väte- och kloridjoner och är starkt sur, medan syrorna i tomatjuice eller vinäger inte dissocieras fullständigt och betraktas som svaga syror.

Omvänt är starka baser de ämnen som lätt avger OH- eller tar upp vätejoner. Natriumhydroxid (NaOH) och många hushållsrengöringsmedel är starkt alkaliska och avger snabbt OH- när de placeras i vatten, vilket höjer pH-värdet. Ett exempel på en svagt basisk lösning är havsvatten, som har ett pH nära 8,0, tillräckligt nära neutralt pH för att marina organismer som är anpassade till denna salthaltiga miljö kan trivas i den.

PH-skalan är, som tidigare nämnts, en omvänd logaritm och sträcker sig från 0 till 14 (figur 1). Allt under 7,0 (från 0,0 till 6,9) är surt och allt över 7,0 (från 7,1 till 14,0) är alkaliskt. Extrema pH-värden i båda riktningarna från 7,0 anses vanligtvis vara ogästvänliga för liv. pH-värdet i cellerna (6,8) och pH-värdet i blodet (7,4) är båda mycket nära neutralt.

Men miljön i magsäcken är mycket sur, med ett pH-värde på 1 till 2. Hur överlever då cellerna i magsäcken i en sådan sur miljö? Hur upprätthåller de homeostatiskt det nära neutrala pH-värdet inuti dem? Svaret är att de inte kan göra det och ständigt dör. Nya magceller produceras ständigt för att ersätta döda celler, som smälts av magsyrorna. Man uppskattar att slemhinnan i människans magsäck byts ut helt och hållet var sjunde till tionde dag.

Se den här videon för en enkel förklaring av pH och dess logaritmiska skala.

Du kan se transkriptet för ”MediCastExtra pH-skalan” här (öppnas i nytt fönster).

Try It

Try It

Bidrag!

Har du en idé för att förbättra det här innehållet? Vi vill gärna ha dina synpunkter.

Förbättra den här sidanLär dig mer

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.