Aplinkos rūgštingumas. Tirpalo pH samprata. PH matavimas PH vertės išvestis

pH vertė, pH(lot. pondus hydrogenii- „vandenilio svoris“, tariamas "peh") yra vandenilio jonų aktyvumo (labai atskiestuose tirpaluose, lygiaverčių koncentracijai) matas tirpale, kiekybiškai išreiškiantis jo rūgštingumą. Vandenilio jonų aktyvumo dešimtainiam logaritmui, kuris išreiškiamas moliais litre, yra lygus dydžiui ir priešingas ženklu:

PH vertės istorija.

Koncepcija pH vertė pristatė danų chemikas Sørensenas 1909 m. Rodiklis vadinamas pH (pagal pirmąsias lotyniškų žodžių raides potentia hydrogeni- vandenilio stiprumas arba pondus hydrogeni- vandenilio masė). Chemijoje pagal derinį pX paprastai reiškia kiekį, kuris yra lygus žurnalas X, ir laiškas Hšiuo atveju žymi vandenilio jonų koncentraciją ( H+), arba, tiksliau, termodinaminis hidronio jonų aktyvumas.

Lygtys, susijusios su pH ir pOH.

Rodyti pH vertę.

25 °C temperatūros gryname vandenyje vandenilio jonų koncentracija ([ H+]) ir hidroksido jonai ([ OI− ]) yra identiški ir lygūs 10 −7 mol/l, tai aiškiai išplaukia iš vandens joninio produkto apibrėžimo, lygaus [ H+] · [ OI− ] ir lygus 10 −14 mol²/l² (esant 25 °C).

Jei dviejų tipų jonų koncentracijos tirpale yra vienodos, vadinasi, tirpalas turi neutralią reakciją. Į vandenį įpylus rūgšties, vandenilio jonų koncentracija didėja, o hidroksido jonų koncentracija mažėja, priešingai, padidėja hidroksido jonų kiekis, o vandenilio jonų koncentracija mažėja. Kada [ H+] > [OI− ] sakoma, kad tirpalas pasirodo rūgštus, o kai [ OI − ] > [H+] – šarminis.

Kad būtų patogiau įsivaizduoti, atsikratyti neigiamo eksponento, vietoj vandenilio jonų koncentracijų naudokite jų dešimtainį logaritmą, kuris paimamas su priešingu ženklu, kuris yra vandenilio eksponentas - pH.

Tirpalo šarmiškumo rodiklis pOH.

Reversas yra šiek tiek mažiau populiarus pH vertė - tirpalo baziškumo indeksas, pOH, kuris yra lygus jonų koncentracijos tirpale dešimtainiam logaritmui (neigiamam). OI − :

kaip ir bet kuriame vandeniniame tirpale 25 °C temperatūroje, o tai reiškia, kad šioje temperatūroje:

pH vertės įvairaus rūgštingumo tirpaluose.

• Priešingai populiarųjį įsitikinimu, pH gali svyruoti už diapazono nuo 0 iki 14, taip pat gali viršyti šias ribas. Pavyzdžiui, esant vandenilio jonų koncentracijai [ H+] = 10–15 mol/l, pH= 15, kai hidroksido jonų koncentracija yra 10 mol/l pOH = −1 .

Nes 25 °C temperatūroje (standartinės sąlygos) [ H+] [OI − ] = 10 −14 , tada aišku, kad esant tokiai temperatūrai pH + pHOH = 14.

Nes rūgštiniuose tirpaluose [ H+] > 10 −7 , tai reiškia, kad rūgštiniams tirpalams pH < 7, соответственно, у щелочных растворов pH > 7 , pH neutralūs tirpalai lygūs 7. Esant aukštesnei temperatūrai, padidėja vandens elektrolitinės disociacijos konstanta, vadinasi, padidėja vandens joninis produktas, tada jis bus neutralus pH= 7 (tai atitinka tuo pačiu metu padidėjusias koncentracijas kaip H+, taip OI−); mažėjant temperatūrai, priešingai, neutralus pH dideja.

PH vertės nustatymo metodai.

Yra keli vertės nustatymo metodai pH sprendimus. Vandenilio indeksas apytiksliai apskaičiuojamas naudojant indikatorius, išmatuotas tiksliai naudojant pH-metras arba nustatomas analitiniu būdu, titruojant rūgščių-šarmų titravimą.

1. Jis dažnai naudojamas apytikriam vandenilio jonų koncentracijos įvertinimui rūgščių-šarmų rodikliai- organinės dažų medžiagos, kurių spalva priklauso nuo pH aplinką. Populiariausi indikatoriai: lakmusas, fenolftaleinas, metilo apelsinas (metilo apelsinas) ir kt. Rodikliai gali būti dviejų skirtingų spalvų formų – rūgštinių arba bazinių. Visų indikatorių spalva keičiasi savo rūgštingumo diapazone, dažnai 1-2 vienetais.
2. Norėdami padidinti darbinio matavimo intervalą pH taikyti universalus indikatorius, kuris yra kelių rodiklių mišinys. Universalus indikatorius nuosekliai keičia spalvą nuo raudonos iki geltonos, žalios, mėlynos iki violetinės, kai pereina iš rūgštinės srities į šarminę. Apibrėžimai pH naudojant indikatoriaus metodą sunku drumstiems arba spalvotiems tirpalams.
3. Naudojant specialų įrenginį - pH-metras - leidžia išmatuoti pH platesniu diapazonu ir tiksliau (iki 0,01 vnt pH), nei naudojant rodiklius. Jonometrinis nustatymo metodas pH yra pagrįsta galvaninės grandinės EMF matavimu milivoltmetru-jonometru, kuriame yra stiklinis elektrodas, kurio potencialas priklauso nuo jonų koncentracijos H+ aplinkiniame tirpale. Metodas yra labai tikslus ir patogus, ypač sukalibravus indikatoriaus elektrodą pasirinktame diapazone pH, kuri leidžia išmatuoti pH nepermatomi ir spalvoti tirpalai, todėl dažnai naudojami.
4. Analitinis tūrinis metodas — rūgščių-šarmų titravimas— taip pat pateikia tikslius rezultatus nustatant tirpalų rūgštingumą. Į tiriamą tirpalą lašinamas žinomos koncentracijos tirpalas (titrantas). Jas sumaišius, vyksta cheminė reakcija. Ekvivalentiškumo taškas – momentas, kai yra tiksliai pakankamai titranto reakcijai užbaigti – registruojamas indikatoriumi. Po to, jei žinoma įpilto titruojančio tirpalo koncentracija ir tūris, nustatomas tirpalo rūgštingumas.
5. pH:

0,001 mol/l HCl 20 °C temperatūroje turi pH=3, 30 °C temperatūroje pH = 3,

0,001 mol/l NaOH 20 °C temperatūroje turi pH=11,73, 30 °C temperatūroje pH = 10,83,

Temperatūros įtaka reikšmėms pH paaiškinama skirtinga vandenilio jonų disociacija (H +) ir nėra eksperimentinė klaida. Temperatūros efekto negalima kompensuoti elektroniniu būdu pH- metras.

PH vaidmuo chemijoje ir biologijoje.

Aplinkos rūgštingumas yra svarbus daugeliui cheminių procesų, o konkrečios reakcijos atsiradimo galimybė ar rezultatas dažnai priklauso nuo pH aplinką. Norėdami išlaikyti tam tikrą vertę pH reakcijos sistemoje, atliekant laboratorinius tyrimus ar gaminant, naudojami buferiniai tirpalai, leidžiantys išlaikyti beveik pastovią vertę pH kai skiedžiamas arba į tirpalą įdedama nedideli kiekiai rūgšties ar šarmo.

pH vertė pH dažnai naudojamas įvairių biologinių terpių rūgščių-šarmų savybėms apibūdinti.

Biocheminėms reakcijoms didelę reikšmę turi gyvose sistemose vykstančios reakcijos terpės rūgštingumas. Vandenilio jonų koncentracija tirpale dažnai turi įtakos baltymų ir nukleorūgščių fizikinėms ir cheminėms savybėms bei biologiniam aktyvumui, todėl normaliai organizmo veiklai palaikyti rūgščių-šarmų homeostazę yra išskirtinės svarbos uždavinys. Dinaminė priežiūra optimaliai pH biologiniai skysčiai pasiekiami veikiant organizmo buferinėms sistemoms.

Žmogaus organizme skirtinguose organuose pH vertė skiriasi.

Prisiminti:

Neutralizacijos reakcija – tai reakcija tarp rūgšties ir bazės, kuri gamina druską ir vandenį;

Grynu vandeniu chemikai supranta chemiškai gryną vandenį, kuriame nėra jokių priemaišų ar ištirpusių druskų, t.y. distiliuotą vandenį.

Aplinkos rūgštingumas

Įvairiems cheminiams, pramoniniams ir biologiniams procesams labai svarbi charakteristika yra tirpalų rūgštingumas, kuris apibūdina rūgščių ar šarmų kiekį tirpaluose. Kadangi rūgštys ir šarmai yra elektrolitai, terpės rūgštingumui apibūdinti naudojamas H+ arba OH - jonų kiekis.

Gryname vandenyje ir bet kuriame tirpale kartu su ištirpusių medžiagų dalelėmis taip pat yra H+ ir OH - jonų. Taip atsitinka dėl paties vandens disociacijos. Ir nors vandenį laikome neelektrolitu, jis vis dėlto gali disocijuoti: H 2 O ^ H+ + OH - . Tačiau šis procesas vyksta labai nedaug: 1 litre vandens tik 1 jonas skyla į jonus. 10-7 molekulių.

Rūgščių tirpaluose dėl jų disociacijos atsiranda papildomų H+ jonų. Tokiuose tirpaluose H+ jonų yra žymiai daugiau nei OH - jonų, susidarančių nežymiai disociuojant vandenį, todėl šie tirpalai vadinami rūgštiniais (11.1 pav., kairėje). Paprastai sakoma, kad tokie tirpalai turi rūgštinę aplinką. Kuo daugiau H+ jonų tirpale, tuo terpė rūgštesnė.

Priešingai, šarminiuose tirpaluose dėl disociacijos vyrauja OH - jonai, o H + katijonų beveik nėra dėl nereikšmingos vandens disociacijos. Tokių tirpalų aplinka yra šarminė (11.1 pav., dešinėje). Kuo didesnė OH - jonų koncentracija, tuo tirpalo aplinka šarmingesnė.

Valgomosios druskos tirpale H+ ir OH jonų skaičius yra toks pat ir lygus 1. 10-7 mol 1 litre tirpalo. Tokia terpė vadinama neutralia (11.1 pav., centras). Tiesą sakant, tai reiškia, kad tirpale nėra nei rūgšties, nei šarmų. Neutrali aplinka būdinga kai kurių druskų (susidaro šarmų ir stiprios rūgšties) ir daugelio organinių medžiagų tirpalams. Grynas vanduo taip pat turi neutralią aplinką.

pH vertė

Jei lygintume kefyro ir citrinų sulčių skonį, galima drąsiai teigti, kad citrinų sultys yra daug rūgštesnės, t.y., skiriasi šių tirpalų rūgštingumas. Jau žinote, kad gryname vandenyje yra ir H+ jonų, tačiau rūgštaus vandens skonio nesijaučia. Taip yra dėl per mažos H+ jonų koncentracijos. Dažnai neužtenka pasakyti, kad terpė yra rūgštinė ar šarminė, bet būtina ją apibūdinti kiekybiškai.

Aplinkos rūgštingumas kiekybiškai apibūdinamas vandenilio indikatoriumi pH (tariama „p-pelenai“), susietu su koncentracija.

Vandenilio jonai. pH vertė atitinka tam tikrą vandenilio katijonų kiekį 1 litre tirpalo. Gryno vandens ir neutralių tirpalų yra 1 litras 1 litre. 10 7 mol H+ jonų, o pH reikšmė 7. Rūgščių tirpaluose H+ katijonų koncentracija didesnė nei gryname vandenyje, o šarminiuose – mažesnė. Atsižvelgiant į tai, keičiasi ir pH vertės reikšmė: rūgščioje aplinkoje ji svyruoja nuo 0 iki 7, o šarminėje – nuo ​​7 iki 14. Danų chemikas Peder Sørensen pirmą kartą pasiūlė naudoti pH vertę.

Galbūt pastebėjote, kad pH vertė yra susijusi su H+ jonų koncentracija. PH nustatymas yra tiesiogiai susijęs su skaičiaus logaritmo apskaičiavimu, kurį mokysitės 11 klasės matematikos pamokose. Tačiau ryšį tarp jonų kiekio tirpale ir pH vertės galima atsekti pagal šią schemą:

Daugumos medžiagų vandeninių tirpalų ir natūralių tirpalų pH vertė yra nuo 1 iki 13 (11.2 pav.).

Ryžiai. 11.2. Įvairių natūralių ir dirbtinių tirpalų pH vertė

Sørenas Pederis Lauritsas Sørensenas

Danijos fizikinis chemikas ir biochemikas, Danijos karališkosios draugijos prezidentas. Baigė Kopenhagos universitetą. Būdamas 31 metų jis tapo Danijos politechnikos instituto profesoriumi. Jis vadovavo prestižinei fizikinei ir cheminei laboratorijai Carlsberg alaus darykloje Kopenhagoje, kur padarė pagrindinius mokslinius atradimus. Pagrindinė jo mokslinė veikla buvo skirta tirpalų teorijai: supažindino su pH vertės samprata ir tyrė fermentų aktyvumo priklausomybę nuo tirpalų rūgštingumo. Už savo mokslinius pasiekimus Sørensenas buvo įtrauktas į „100 puikių XX amžiaus chemikų“ sąrašą, tačiau mokslo istorijoje jis išliko pirmiausia kaip mokslininkas, įvedęs sąvokas „pH“ ir „pH-metrija“.

Vidutinio rūgštingumo nustatymas

Tirpalo rūgštingumui nustatyti laboratorijose dažniausiai naudojamas universalus indikatorius (11.3 pav.). Pagal spalvą galite nustatyti ne tik rūgšties ar šarmo buvimą, bet ir tirpalo pH vertę 0,5 tikslumu. Norint tiksliau išmatuoti pH, yra specialūs prietaisai – pH matuokliai (11.4 pav.). Jie leidžia nustatyti tirpalo pH 0,001–0,01 tikslumu.

Naudodami indikatorius arba pH matuoklius galite stebėti, kaip vyksta cheminės reakcijos. Pavyzdžiui, jei į natrio hidroksido tirpalą pridedama chlorido rūgšties, įvyks neutralizacijos reakcija:

Ryžiai. 11.3. Universalus indikatorius nustato apytikslę pH vertę

Ryžiai. 11.4. Tirpalų pH matuoti naudojami specialūs prietaisai - pH matuokliai: a - laboratorinis (stacionarus); b - nešiojamas

Šiuo atveju reagentų ir reakcijos produktų tirpalai yra bespalviai. Jei į pradinį šarmo tirpalą įdedamas pH matuoklio elektrodas, tai apie visišką šarmo neutralizavimą rūgštimi galima spręsti pagal gauto tirpalo pH vertę.

pH indikatoriaus taikymas

Tirpalų rūgštingumo nustatymas turi didelę praktinę reikšmę daugelyje mokslo, pramonės ir kitų žmogaus gyvenimo sričių.

Ekologai reguliariai matuoja lietaus vandens, upių ir ežerų pH. Staigus natūralių vandenų rūgštingumo padidėjimas gali būti atmosferos taršos ar pramoninių atliekų patekimo į vandens telkinius pasekmė (11.5 pav.). Dėl tokių pokyčių žūsta augalai, žuvys ir kiti vandens telkinių gyventojai.

Vandenilio indeksas yra labai svarbus tiriant ir stebint gyvuose organizmuose vykstančius procesus, nes ląstelėse vyksta daugybė cheminių reakcijų. Klinikinėje diagnostikoje nustatomas kraujo plazmos, šlapimo, skrandžio sulčių pH ir kt. (11.6 pav.). Normalus kraujo pH yra nuo 7,35 iki 7,45. Net ir nedidelis žmogaus kraujo pH pokytis sukelia rimtas ligas, o esant pH = 7,1 ir žemiau, prasideda negrįžtami pokyčiai, galintys baigtis mirtimi.

Daugumai augalų svarbus dirvožemio rūgštingumas, todėl agronomai iš anksto atlieka dirvožemio analizę, nustato jų pH (11.7 pav.). Jei rūgštingumas tam tikram derliui yra per didelis, dirva kalkinama pridedant kreidos arba kalkių.

Maisto pramonėje maisto produktų kokybei kontroliuoti naudojami rūgščių-šarmų rodikliai (11.8 pav.). Pavyzdžiui, normalus pieno pH yra 6,8. Nukrypimas nuo šios vertės rodo arba pašalinių priemaišų buvimą, arba jų rūgštingumą.

Ryžiai. 11.5. Vandens pH lygio rezervuaruose įtaka augalų gyvybinei veiklai juose

Kosmetikos, kurią naudojame kasdieniame gyvenime, pH vertė yra svarbi. Vidutinis žmogaus odos pH yra 5,5. Jei oda liečiasi su produktais, kurių rūgštingumas labai skiriasi nuo šios vertės, tai sukels priešlaikinį odos senėjimą, pažeidimus ar uždegimus. Pastebėta, kad skalbėjų, kurios ilgą laiką prausėsi įprastą skalbinių muilą (pH = 8-10) arba skalbimo soda (Na 2 CO 3, pH = 12-13), rankų oda labai išsausėjo ir pasidengė įtrūkimai. Todėl labai svarbu naudoti įvairias kosmetikos priemones (gelius, kremus, šampūnus ir kt.), kurių pH artimas natūraliam odos pH.

LABORATORINIAI EKSPERIMENTAI Nr.1-3

Įranga: stovas su mėgintuvėliais, pipete.

Reagentai: vanduo, chlorido rūgštis, NaCl, NaOH tirpalai, stalo actas, universalus indikatorius (tirpalas arba indikatorinis popierius), maisto ir kosmetikos gaminiai (pavyzdžiui, citrina, šampūnas, dantų pasta, skalbimo milteliai, gazuoti gėrimai, sultys ir kt.) .

Saugumo reguliavimas:

Eksperimentams naudokite nedidelį kiekį reagentų;

Būkite atsargūs, kad reagentai nepatektų ant odos ar akių; Jei pateko šarminės medžiagos, nuplaukite dideliu kiekiu vandens.

Vandenilio jonų ir hidroksido jonų nustatymas tirpaluose. Apytikslės vandens, šarminių ir rūgščių tirpalų pH vertės nustatymas

1. Supilkite 1-2 ml į penkis mėgintuvėlius: į mėgintuvėlį Nr. 1 - vanduo, Nr. 2 - chlorido rūgštis, Nr. 3 - natrio chlorido tirpalas, Nr. 4 - natrio hidroksido tirpalas ir Nr. 5 - Stalo actas .

2. Į kiekvieną mėgintuvėlį įlašinkite 2–3 lašus universalaus indikatoriaus tirpalo arba nuleiskite indikatorinį popierių. Nustatykite tirpalų pH lyginant indikatoriaus spalvą standartine skale. Padarykite išvadas apie vandenilio katijonų arba hidroksido jonų buvimą kiekviename mėgintuvėlyje. Parašykite šių junginių disociacijos lygtis.

Maisto ir kosmetikos gaminių pH tyrimas

Išbandyti maisto ir kosmetikos gaminių pavyzdžius su universaliu indikatoriumi. Norint ištirti sausas medžiagas, pavyzdžiui, skalbimo miltelius, jas reikia ištirpinti nedideliame kiekyje vandens (0,5-1 ml vandens 1 mentele sausos medžiagos). Nustatykite tirpalų pH. Padarykite išvadas apie kiekvieno tirto produkto aplinkos rūgštingumą.

Pagrindinė idėja

Kontroliniai klausimai

130. Kokių jonų buvimas tirpale lemia jo rūgštingumą?

131. Kokių jonų perteklius randamas rūgščių tirpaluose? šarminėje?

132. Koks rodiklis kiekybiškai apibūdina tirpalų rūgštingumą?

133. Kokia pH reikšmė ir H+ jonų kiekis tirpaluose: a) neutralus; b) silpnai rūgštus; c) silpnai šarminis; d) stipriai rūgštus; d) labai šarminis?

Medžiagos įsisavinimo užduotys

134. Tam tikros medžiagos vandeninis tirpalas turi šarminę terpę. Kurių jonų šiame tirpale yra daugiau: H+ ar OH -?

135. Dviejuose mėgintuvėliuose yra nitratų rūgšties ir kalio nitrato tirpalai. Pagal kokius rodiklius galima nustatyti, kuriame mėgintuvėlyje yra druskos tirpalo?

136. Trijuose mėgintuvėliuose yra bario hidroksido, nitrato rūgšties ir kalcio nitrato tirpalai. Kaip atpažinti šiuos tirpalus naudojant vieną reagentą?

137. Iš pateikto sąrašo atskirai užrašykite medžiagų, kurių tirpalai turi terpę, formules: a) rūgštinė; b) šarminis; c) neutralus. NaCl, HCl, NaOH, HNO 3, H 3 PO 4, H 2 SO 4, Ba(OH) 2, H 2 S, KNO 3.

138. Lietaus vandens pH = 5,6. Ką tai reiškia? Kokia medžiaga, esanti ore, ištirpusi vandenyje, lemia aplinkos rūgštingumą?

139. Kokia aplinka (rūgštinė ar šarminė): a) šampūno tirpale (pH = 5,5);

b) sveiko žmogaus kraujyje (pH = 7,4); c) žmogaus skrandžio sultyse (pH = 1,5); d) seilėse (pH = 7,0)?

140. Šiluminėse elektrinėse naudojamose anglyse yra azoto ir sieros junginių. Dėl anglies degimo produktų išleidimo į atmosferą susidaro vadinamieji rūgštieji lietūs, kuriuose yra nedideli nitratų arba sulfitinių rūgščių kiekiai. Kokios pH vertės būdingos tokiam lietaus vandeniui: daugiau nei 7 ar mažiau nei 7?

141. Ar stiprios rūgšties tirpalo pH priklauso nuo jo koncentracijos? Pagrįskite savo atsakymą.

142. Į tirpalą, kuriame yra 1 mol kalio hidroksido, buvo pridėta fenolftaleino tirpalo. Ar pasikeis šio tirpalo spalva, jei į jį bus pridėta chlorido rūgšties tokiu kiekiu medžiagos: a) 0,5 mol; b) 1 mol;

c) 1,5 mol?

143. Trijuose nepaženklintuose mėgintuvėliuose yra bespalvių natrio sulfato, natrio hidroksido ir sulfato rūgšties tirpalų. Visiems tirpalams išmatuota pH vertė: pirmame mėgintuvėlyje - 2,3, antrajame - 12,6, trečiame - 6,9. Kuriame mėgintuvėlyje kokia medžiaga yra?

144. Studentas vaistinėje pirko distiliuotą vandenį. PH matuoklis parodė, kad šio vandens pH vertė buvo 6,0. Tada studentas ilgą laiką virė šį vandenį, pripildė indą iki viršaus karšto vandens ir uždarė dangtį. Kai vanduo atvėso iki kambario temperatūros, pH matuoklis nustatė 7,0 vertę. Po to studentas šiaudeliu perleido orą per vandenį ir pH matuoklis vėl parodė 6,0. Kaip galima paaiškinti šių pH matavimų rezultatus?

145. Kodėl, jūsų nuomone, dviejuose to paties gamintojo acto buteliuose gali būti tirpalų, kurių pH vertės šiek tiek skiriasi?

Tai vadovėlio medžiaga

Vanduo yra silpnas elektrolitas; jis silpnai disocijuoja pagal lygtį

25 °C temperatūroje 1 litre vandens į jonus suyra 10-7 mol H2O. H+ ir OH- jonų koncentracija (mol/l) bus lygi

Grynas vanduo turi neutralią reakciją. Į ją įpylus rūgšties, padidėja H+ jonų koncentracija, t.y. > 10-7 mol/l; mažėja OH- jonų koncentracija, t.y. mažiau nei 10-7 mol/l. Pridedant šarmo padidėja OH- jonų koncentracija: > 10-7 mol/l, todėl mažiau nei 10-7 mol/l.

Praktiškai tirpalo rūgštingumui ar šarmingumui išreikšti vietoj koncentracijos naudojamas jo neigiamas dešimtainis logaritmas, vadinamas pH verte:

Neutraliame vandenyje pH = 7. PH vertės ir atitinkamos H+ ir OH- jonų koncentracijos pateiktos lentelėje. 4.

Buferiniai tirpalai

Daugelis analitinių reakcijų atliekamos esant griežtai apibrėžtai pH vertei, kuri turi būti palaikoma visos reakcijos metu. Kai kurių reakcijų metu pH gali pasikeisti dėl H+ jonų prisijungimo arba išsiskyrimo. Norint palaikyti pastovią pH vertę, naudojami buferiniai tirpalai.

Buferiniai tirpalai dažniausiai yra silpnų rūgščių mišiniai su šių rūgščių druskomis arba silpnų bazių mišiniai su tų pačių bazių druskomis. Jei, pavyzdžiui, į acetato buferinį tirpalą, kurį sudaro acto rūgštis CH3COOH ir natrio acetatas CH3COONa, pridedamas tam tikras stiprios rūgšties, tokios kaip HCl, kiekis, jis reaguoja su acetato jonais, sudarydamas šiek tiek disocijuojamą CH3COOH:

Taigi į tirpalą dedami H+ jonai neliks laisvi, o bus surišti CH3COO- jonais, todėl tirpalo pH beveik nesikeis. Į acetato buferinį tirpalą įpilant šarmo tirpalo, OH-jonai bus surišti su nedisocijuotomis acto rūgšties CH3COOH molekulėmis:

Vadinasi, tirpalo pH šiuo atveju taip pat išliks beveik nepakitęs.

Buferiniai tirpalai išlaiko savo buferinį poveikį iki tam tikros ribos, t.y. jie turi tam tikrą buferinį pajėgumą. Jeigu tirpale yra daugiau H+ arba OH- jonų, nei leidžia tirpalo buferinė talpa, tai pH labai pasikeis, kaip ir nebuferiniame tirpale.

Paprastai tyrimo procedūros nurodo, kuris buferinis tirpalas turi būti naudojamas tam tikram tyrimui ir kaip jis turi būti paruoštas. Buferiniai mišiniai su tiksliomis pH reikšmėmis gaminami ampulėse 500 ml tirpalui paruošti.

pH = 1,00. Sudėtis: 0,084 g glikolio (aminoacto rūgštis NH2CH2COOH), 0,066 g natrio chlorido NaCl ir 2,228 g druskos rūgšties HCl.

pH = 2,00. Sudėtis: 3,215 g citrinos rūgšties C6H8O7-H2O, 1,224 g natrio hidroksido NaOH ir 1,265 g druskos rūgšties HCl.

pH = 3,00. Sudėtis: 4,235 g citrinos rūgšties C6H8O7-H2O, 1,612 g natrio hidroksido NaOH ir 1,088 g druskos rūgšties HCl.

pH = 4,00. Sudėtis: 5,884 g citrinos rūgšties C6H8O7-H2O, 2,240 g natrio hidroksido NaOH ir 0,802 g druskos rūgšties HCl.

pH = 5,00. Sudėtis: 10,128 g citrinos rūgšties C6H8O7-H2O ir 3,920 g natrio hidroksido NaOH.

pH = 6,00. Sudėtis: 6,263 g citrinos rūgšties C6H8O7-H2O ir 3,160 g natrio hidroksido NaOH.

pH = 7,00. Sudėtis: 1,761 g kalio-divandenilio fosfato KH2PO4 ir 3,6325 g natrio vandenilio fosfato Na2HPO4-2H2O.

pH = 8,00. Sudėtis: 3,464 g boro rūgšties H3BO3, 1,117 g natrio hidroksido NaOH ir 0,805 g druskos rūgšties HCl.

pH = 9,00. Sudėtis: 1,546 g boro rūgšties H3BO3, 1,864 g kalio chlorido, KCl ir 0,426 g natrio hidroksido NaOH.

pH = 10,00. Sudėtis: 1,546 g boro rūgšties H3BO3, 1,864 g kalio chlorido KCl ir 0,878 g natrio hidroksido NaOH.

pH = 11,00. Sudėtis: 2,225 g natrio vandenilio fosfato Na2HPO4-2H2O ir 0,068 g natrio hidroksido NaOH.

pH = 12,00. Sudėtis: 2,225 g natrio vandenilio fosfato Na2HPO4-2H2O ir 0,446 g natrio hidroksido NaOH.

pH = 13,00. Sudėtis: 1,864 g kalio chlorido KCl ir 0,942 g natrio hidroksido NaOH.

Nukrypimai nuo vardinės pH vertės siekia ±0,02 tirpalams, kurių pH nuo 1 iki 10 ir ±0,05, kai pH nuo 11 iki 13. Šio tikslumo visiškai pakanka praktiniam darbui.

Norint nustatyti pH matuoklius, naudojami standartiniai buferiniai tirpalai su tiksliomis pH vertėmis.

1. Acetatinis buferinis tirpalas, kurio pH = 4,62: 6,005 g acto rūgšties CH3COOH ir 8,204 g natrio acetato CH3COONa 1 litre tirpalo.

2. Fosfatinis buferinis tirpalas, kurio pH = 6,88: 1 litre tirpalo 4,450 g natrio vandenilio fosfato Na2HPO4-2H2O ir 3,400 g kalio-divandenilio fosfato KH2PO4.

3. Borato buferinis tirpalas, kurio pH = 9,22: 3,81 g natrio tetraborato Na2B4O7-10H2O 1 litre tirpalo.

4. Fosfatinis buferinis tirpalas, kurio pH = 11,00: 4,450 g natrio vandenilio fosfato Na2HPO4-2H2O ir 0,136 g natrio hidroksido NaOH 1 litre tirpalo.

Buferiniams tirpalams agrocheminei ir biocheminei analizei ruošti, kurių pH reikšmės yra nuo 1,1 iki 12,9 su intervalu 0,1, naudojami 7 baziniai pradiniai tirpalai.

1 sprendimas. 11,866 g natrio vandenilio fosfato Na2HPO4-2H2O ištirpinkite vandenyje ir matavimo kolboje praskieskite vandeniu iki 1 litro (tirpalo koncentracija 1/15 M).

2 sprendimas. Ištirpinkite 9,073 kalio-divandenilio fosfatą KH2PO4 1 litre vandens matavimo kolboje (koncentracija 1/15 M).

3 sprendimas. Matavimo kolboje ištirpinkite 7,507 g glikolio (aminoacto rūgšties) NH2CH2COOH ir 5,84 g natrio chlorido NaCl 1 litre vandens. Iš šio tirpalo sumaišant su 0,1 N. naudojant HCl tirpalą ruošiami buferiniai tirpalai, kurių pH yra nuo 1,1 iki 3,5; maišant su 0,1 N. NaOH tirpalas naudojamas tirpalams, kurių pH yra nuo 8,6 iki 12,9, ruošti.

4 sprendimas. 21,014 g citrinų rūgšties C6H8O7-H2O ištirpinama vandenyje, į tirpalą įpilama 200 ml 1 N. NaOH tirpalu ir matavimo kolboje praskieskite vandeniu iki 1 litro. Sumaišius šį tirpalą su 0,1 N. naudojant HCl tirpalą ruošiami buferiniai tirpalai, kurių pH nuo 1,1 iki 4,9; maišant su 0,1 N. Buferiniai tirpalai, kurių pH nuo 5,0 iki 6,6, ruošiami naudojant NaOH tirpalą.

5 sprendimas. 12,367 g boro rūgšties H3BO3 ištirpinkite vandenyje, įpilkite 100 ml 1 N. NaOH tirpalu ir matavimo kolboje praskieskite vandeniu iki 1 litro. Sumaišius šį tirpalą su 0,1 N. buferiniai tirpalai, kurių pH nuo 7,8 iki 8,9, ruošiami naudojant HCl tirpalą; maišant su 0,1 N. Buferiniai tirpalai, kurių pH yra nuo 9,3 iki 11,0, ruošiami naudojant NaOH tirpalą.

6 sprendimas. Paruoškite tiksliai 0,1 N. HCl tirpalas;

7 sprendimas. Paruoškite tiksliai 0,1 N. NaOH tirpalas; Tirpalui paruošti distiliuotas vanduo virinamas 2 valandas, kad pašalintų CO2. Laikymo metu tirpalas yra apsaugotas nuo CO2 patekimo iš oro kalcio chlorido vamzdeliu.

Kai kuriuose tirpaluose laikant susidaro pelėsis, kad to išvengtumėte, į tirpalą kaip konservantą įlašinkite kelis lašus timolio. Norint paruošti reikiamo pH buferinį tirpalą, nurodytus tirpalus reikia sumaišyti tam tikru santykiu (5 lentelė). Tūris matuojamas naudojant 100,0 ml talpos biuretę. Visos lentelėje pateiktos buferinių tirpalų pH vertės nurodytos 20 °C temperatūroje.

Pradiniams tirpalams ruošti naudojami cheminiai reagentai. Natrio vandenilio fosfatas Na2HPO4-2H2O iš anksto kristalizuojamas du kartus. Antrosios rekristalizacijos metu tirpalo temperatūra neturi viršyti 90 °C. Gautas preparatas šiek tiek sudrėkinamas ir dvi dienas džiovinamas termostate 36 °C temperatūroje. Kalio divandenilio fosfatas KH2PO4 taip pat du kartus perkristalizuojamas ir džiovinamas 110-120 °C temperatūroje. Natrio chloridas NaCl du kartus perkristalizuojamas ir džiovinamas 120 °C temperatūroje. Citrinų rūgštis C6H8O7-H2O perkristalizuojama du kartus. Antrosios rekristalizacijos metu tirpalo temperatūra neturi būti aukštesnė nei 60 °C. Boro rūgštis H3BO3 du kartus perkristalizuojama iš verdančio vandens ir džiovinama ne aukštesnėje kaip 80 °C temperatūroje.

PH vertę įtakoja buferinio tirpalo temperatūra. Lentelėje 6 paveiksle parodyti pH nuokrypiai, priklausantys nuo standartinių buferinių tirpalų temperatūros.

Norint sukurti tam tikrą pH analizuojamame tirpale kompleksometrinio titravimo metu, naudojami šios sudėties buferiniai tirpalai.

pH = 1. 0,1 N druskos rūgštis. sprendimas.

pH = 2. Glikolio NH2-CH2-COOH ir jo druskos rūgšties druskos NH2-CH2-COOH-HCl mišinys. Kieto glikolio (0,2-0,3 g) įpilama į 100 ml druskos rūgšties druskos tirpalo.

pH = 4-6,5. Acetato mišinys 1 N. natrio acetato tirpalu ir 1 N. acto rūgšties tirpalas. Prieš naudojimą tirpalai sumaišomi vienodais tūriais.

pH = 5. 27,22 g kristalinio natrio acetato ir 60 ml 1 N tirpalo mišinys. HCl tirpalas praskiedžiamas vandeniu iki 1 litro.

pH = 5,5. Acetato mišinys. 540 g natrio acetato ištirpinkite vandenyje ir praskieskite iki 1 litro. Į gautą tirpalą įpilama 500 ml 1 N. acto rūgšties tirpalas.

pH = 6,5-8. Trietanolaminas ir jo druskos rūgšties druska. Prieš naudojimą vienodais tūriais sumaišykite 1 M trietanolamino N(C2H4OH)3 tirpalą ir 1 M HCl tirpalą.

pH = 8,5-9,0. Amoniako-acetato mišinys. Į 500 ml koncentruoto amoniako įpilkite 300 ml ledinės acto rūgšties ir praskieskite vandeniu iki 1 litro.

pH = 9. Borato mišinys. Sumaišykite 100 ml 0,3 M boro rūgšties tirpalo su 45 ml 0,5 N. kaustinės sodos tirpalas.

pH = 8-11. Amoniakas yra amonio chloridas. Sumaišykite 1 N. NH4OH tirpalo ir 1 N. NH4Cl tirpalas vienodais kiekiais prieš naudojimą.

pH = 10.Į 570 ml koncentruoto amoniako tirpalo įpilkite 70 g amonio chlorido ir praskieskite vandeniu iki 1 litro.

pH = 11-13. Kaustinė soda, 0,1 N. sprendimas.

Kompleksometriškai nustatant bendrą vandens kietumą, naudojamos pilkai rudos buferinės tabletės, paruoštos kartu su indikatoriumi (eriochromo juodas T). Į vandens mėginį (100 ml) pakanka įlašinti kelis lašus natrio sulfido tirpalo (sunkiesiems metalams maskuoti), dvi buferines tabletes ir 1 ml koncentruoto amoniako. Tabletėms ištirpus, tirpalas parausta; jis titruojamas 0,02 M EDTA tirpalu iki stabilios žalios spalvos. 1 ml 0,02 M EDTA tirpalo atitinka 0,02 ekv/l vandens kietumą. Pagaminta VDR.

pH matavimas

Tirpalų pH nustatyti naudojami specialūs reagentai – indikatoriai, taip pat prietaisai – pH matuokliai (elektrometrinis pH nustatymas).

Indikatoriaus pH nustatymas. Dažniausiai analitinėje praktikoje tirpalų pH nustatomas apytiksliai naudojant reaktyvų indikatorinį popierių (0,5-2,0 pH vienetų ribose). Naudodami universalų indikatorinį popierių, galite tiksliau nustatyti pH (0,2-0,3 pH vieneto diapazone). Lentelėje 7 ir 8 pateikti duomenys apie reaktyvius ir universalius indikatorinius popierius.

Universalaus indikatorinio popieriaus spalvų perėjimas pateiktas lentelėje. 8 ir 9. Gautos tarpinės spalvos lyginamos su pridedama palyginimo skale ir pagal ją nustatomos tiriamojo tirpalo pH vertės. Indikatoriaus popierius gali būti naudojamas vandeninių tirpalų, kuriuose yra maža druskos koncentracija ir nėra stiprių oksiduojančių medžiagų, pH nustatyti. Nustačius pH naudojant universalų indikatorinį popierių, kurio pH intervalas yra 1,0-11,0 arba 0-12, rezultatas nuskaidrinamas naudojant siauresnio pH intervalo Rifan popierių.

Elektrometrinis pH matavimas.Šis metodas naudingas matuojant spalvotų tirpalų pH, kuriuose tai praktiškai neįmanoma. Matavimui naudojami instrumentai – pH matuokliai su stikliniu elektrodu, kuris dažniausiai pakeičia vandenilio elektrodą. Labai retai tam naudojamas stibio arba chinhidrono elektrodas.

Stikliniai elektrodai naudojami tirpalų, kuriuose yra sunkiųjų metalų, oksiduojančių ir redukuojančių medžiagų, taip pat koloidinių tirpalų ir emulsijų pH, nustatyti. PH nustatymas stikliniu elektrodu pagrįstas emf pokyčiu. elementas, kuris yra grįžtamasis vandenilio jonų atžvilgiu.

Stiklo paviršiaus sąlyčio su rūgšties tirpalu potencialas priklauso nuo tirpalo pH. Ši stiklo savybė naudojama stiklo elektroduose – pH indikatoriuose. Stiklinis elektrodas paprastai yra mėgintuvėlio formos, kurio dugnas yra plonasienės stiklo plokštės arba rutulio pavidalo, kurio sienelės storis ne didesnis kaip 0,01 mm. Buferinis tirpalas, kurio pH yra žinomas, pilamas į stiklinį elektrodą ir dedamas į tiriamąjį tirpalą.

Kaip atskaitos elektrodas naudojamas kalomelio elektrodas. Šis elektrodas yra indas, kurio apačioje yra gyvsidabris, platinos viela prijungtas prie grandinės. Virš gyvsidabrio yra kalomelio pasta su KCl kristalais, o viršuje – sotieji KCl ir kalomelio (Hg2Cl2) tirpalai. Elektrodo kontaktas su tiriamuoju tirpalu vyksta per ploną asbesto pluoštą. Kalomelio etaloninis elektrodas gali būti naudojamas pH matavimams ne aukštesnėje kaip 60 °C temperatūroje; Tirpalų, kuriuose yra fluoridų, pH išmatuoti negalima.

pH matuoklis visada tikrinamas ir reguliuojamas naudojant buferinį tirpalą, kurio pH yra artimas tiriamo tirpalo pH. Pavyzdžiui, norėdami išmatuoti pH nuo 2 iki 6, paruoškite Serensen buferinį tirpalą, kurio pH = 3 arba 4, arba naudokite standartinį buferinį tirpalą, kurio pH = 4,62.

Laboratorinėje praktikoje pH matuoti naudojamas LPU-01 pH matuoklis, skirtas nustatyti tirpalų pH intervale nuo -2 iki 14 su 4 pH vienetų diapazonu: -2-2; 2-4; 6-10; 10-14. Prietaiso jautrumas yra 0,01 pH. Jie taip pat naudoja specialų laboratorinį pH matuoklį LPS-02; PL-U1 tipo pH matuoklis ir nešiojamasis pH matuoklis-milivoltmetras PPM-03M1.

Pramoninis padidinto tikslumo keitiklis yra pH-261 tipo pH matuoklis, skirtas tirpalų ir masės pH matuoti. Lauko sąlygomis vandeninių tirpalų pH matavimui naudojamas pH-47M pH matuoklis; druskos dirvožemio ekstraktų pH matavimui - pH matuoklis PLP-64; Pienui ir pieno produktams naudojamas pH matuoklis pH-222-2. Darbai su pH matuokliais atliekami pagal prie kiekvieno prietaiso pridedamas instrukcijas.

VANDENILIO VERTĖ (PH). Viena iš svarbiausių vandeninių tirpalų savybių yra jų rūgštingumas (arba šarmingumas), kurį lemia H + ir OH – jonų koncentracija ( cm. ELEKTROLITINĖ DISOCIACIJA. ELEKTROLITAI). Šių jonų koncentracijos vandeniniuose tirpaluose yra susietos paprastu ryšiu = KAM w ; (laužtiniuose skliaustuose paprastai nurodoma koncentracija mol/l vienetais). Dydis Kw vadinamas joniniu vandens produktu ir yra pastovus tam tikroje temperatūroje. Taigi 0 o C temperatūroje jis lygus 0,11 H 10 –14, 20 o C – 0,69 H 10 –14, o 100 o C – 55,0 H 10 –14. Dažniausiai vartojama reikšmė yra K w esant 25 o C, tai lygu 1,00H 10 –14. Absoliučiai gryname vandenyje, kuriame net nėra ištirpusių dujų, H + ir OH – jonų koncentracijos yra vienodos (tirpalas neutralus). Kitais atvejais šios koncentracijos nesutampa: rūgštiniuose tirpaluose vyrauja H + jonai, šarminiuose – OH – jonai. Tačiau jų produktas bet kuriame vandeniniame tirpale yra pastovus. Todėl, jei padidinsite vieno iš šių jonų koncentraciją, kito jono koncentracija sumažės tiek pat. Taigi silpnos rūgšties tirpale, kuriame = 10 –5 mol/l, = 10 –9 mol/l, o jų sandauga vis tiek lygi 10 –14. Panašiai ir šarminiame tirpale esant = 3,7H 10 –3 mol/l = 10 –14 /3,7H 10 –3 = 2,7H 10 –11 mol/l.

Iš to, kas pasakyta, išplaukia, kad tirpalo rūgštingumą galima vienareikšmiškai išreikšti nurodant tik vandenilio jonų koncentraciją jame. Pavyzdžiui, gryname vandenyje = 10 –7 mol/l. Praktiškai su tokiais skaičiais operuoti nepatogu. Be to, H + jonų koncentracijos tirpaluose gali skirtis šimtus trilijonų kartų – nuo ​​maždaug 10–15 mol/l (stiprių šarmų tirpalai) iki 10 mol/l (koncentruota druskos rūgštis), ko negalima pavaizduoti grafiką. Todėl jau seniai sutarta, kad vandenilio jonų koncentracijai tirpale turi būti nurodytas tik 10 laipsnis, paimtas su priešingu ženklu; Norėdami tai padaryti, koncentracija turėtų būti išreikšta 10x galia, be daugiklio, pavyzdžiui, 3,7H 10 –3 = 10 –2,43. (Tikslesniams skaičiavimams, ypač koncentruotuose tirpaluose, vietoj jonų koncentracijos naudojama jų veikla.) Šis rodiklis vadinamas vandenilio rodikliu, o sutrumpintai pH – nuo ​​vandenilio žymėjimo ir vokiško žodžio Potenz – matematinis laipsnis. Taigi pagal apibrėžimą pH = –log[H + ]; ši reikšmė gali svyruoti nedidelėse ribose – tik nuo –1 iki 15 (ir dažniau – nuo ​​0 iki 14). Šiuo atveju H + jonų koncentracijos pokytis 10 kartų atitinka pH pokytį vienu vienetu. PH žymėjimą 1909 metais pradėjo naudoti danų fizinis chemikas ir biochemikas S.P.L.Sørensenas, kuris tuo metu tyrinėjo alaus salyklo fermentacijos metu vykstančius procesus ir jų priklausomybę nuo terpės rūgštingumo.

Kambario temperatūroje neutraliuose tirpaluose pH = 7, rūgštiniuose tirpaluose pH< 7, а в щелочных рН >7. Apytikslę vandeninio tirpalo pH vertę galima nustatyti naudojant indikatorius. Pavyzdžiui, metilo apelsinas esant pH< 3,1 имеет красный цвет, а при рН >4,4 – geltona; lakmusas esant pH< 6,1 красный, а при рН >8 – mėlyna ir kt. Tiksliau (iki šimtosios dalies) pH reikšmę galima nustatyti naudojant specialius prietaisus – pH matuoklius. Tokie prietaisai matuoja specialaus elektrodo, panardinto į tirpalą, elektrinį potencialą; šis potencialas priklauso nuo vandenilio jonų koncentracijos tirpale ir gali būti išmatuotas labai tiksliai.

Įdomu palyginti įvairių rūgščių, bazių, druskų (koncentracijos 0,1 mol/l), taip pat kai kurių mišinių ir gamtos objektų pH reikšmes. Blogai tirpiems junginiams, pažymėtiems žvaigždute, pateikiamas sočiųjų tirpalų pH.

Lentelėje galime padaryti daug įdomių pastebėjimų. Pavyzdžiui, pH vertės iš karto parodo santykinį rūgščių ir bazių stiprumą. Taip pat aiškiai matomas stiprus neutralios aplinkos pokytis dėl druskų, susidarančių silpnų rūgščių ir bazių, hidrolizės, taip pat rūgščių druskų disociacijos metu.

Natūralus vanduo visada turi rūgštinę reakciją (pH< 7) из-за того, что в ней растворен углекислый газ; при его реакции с водой образуется кислота: СО 2 + Н 2 О « Н + + НСО 3 2– . Если насытить воду углекислым газом при атмосферном давлении, рН полученной «газировки» будет равен 3,7; такую кислотность имеет примерно 0,0007%-ный раствор соляной кислоты – желудочный сок намного кислее! Но даже если повысить давление CO 2 над раствором до 20 атм, значение pH не опускается ниже 3,3. Это значит, что газированную воду (в умеренных количествах, конечно) можно пить без вреда для здоровья, даже если она насыщена углекислым газом.

Tam tikros pH vertės yra labai svarbios gyvų organizmų gyvenimui. Biocheminiai procesai juose turi vykti esant griežtai nurodytam rūgštingumui. Biologiniai katalizatoriai – fermentai gali veikti tik tam tikrose pH ribose, o peržengus šias ribas, jų aktyvumas gali smarkiai sumažėti. Pavyzdžiui, fermento pepsino, kuris katalizuoja baltymų hidrolizę ir taip skatina baltyminio maisto virškinimą skrandyje, aktyvumas yra didžiausias, kai pH yra apie 2. Todėl normaliam virškinimui būtina, kad skrandžio sultys turi gana žemas pH vertes: paprastai 1,53–67. Sergant skrandžio opalige, pH nukrenta iki vidutiniškai 1,48, o sergant dvylikapirštės žarnos opalige gali siekti net 105. Tiksli skrandžio sulčių pH reikšmė nustatoma intragastriniu tyrimu (pH zondu). Jei žmogus turi mažą rūgštingumą, gydytojas gali skirti vartoti silpną druskos rūgšties tirpalą su maistu, o esant dideliam rūgštingumui – antacidinių medžiagų, pavyzdžiui, magnio ar aliuminio hidroksido. Įdomu tai, kad jei gersite citrinos sultis, skrandžio sulčių rūgštingumas... sumažės! Iš tiesų, citrinos rūgšties tirpalas tik praskies stipresnę druskos rūgštį, esančią skrandžio sultyse.

Kūno ląstelėse pH yra apie 7, tarpląsteliniame skystyje – 7,4. Nervų galūnės, esančios už ląstelių ribų, yra labai jautrios pH pokyčiams. Mechaniškai ar termiškai pažeidus audinius, sunaikinamos ląstelių sienelės ir jų turinys pasiekia nervų galūnes. Dėl to žmogus jaučia skausmą. Skandinavų mokslininkas Olafas Lindahlis atliko tokį eksperimentą: naudojant specialų beadatinį injektorių per žmogaus odą buvo suleista labai plona tirpalo srovelė, kuri nepažeidė ląstelių, o veikė nervų galūnes. Įrodyta, kad skausmą sukelia būtent vandenilio katijonai, o mažėjant tirpalo pH, skausmas sustiprėja. Panašiai ir skruzdžių rūgšties tirpalas, sušvirkščiamas po oda geliančių vabzdžių ar dilgėlių, tiesiogiai „veikia nervus“. Skirtingos audinių pH vertės taip pat paaiškina, kodėl esant vieniems uždegimams žmogus jaučia skausmą, o su kitais – ne.

Įdomu tai, kad švirkščiant po oda švaraus vandens sukeldavo ypač stiprų skausmą. Šis iš pirmo žvilgsnio keistas reiškinys paaiškinamas taip: kai ląstelės dėl osmosinio slėgio kontaktuoja su švariu vandeniu, jos plyšta, o jų turinys paveikia nervų galūnes.

Kraujo pH vertė turi likti labai siaurose ribose; net ir nedidelis parūgštėjimas (acidozė) ar šarminimas (alkalozė) gali sukelti organizmo mirtį. Acidozė stebima sergant tokiomis ligomis kaip bronchitas, kraujotakos nepakankamumas, plaučių navikai, plaučių uždegimas, diabetas, karščiavimas, inkstų ir žarnyno pažeidimai. Alkolozė stebima esant hiperventiliacijai plaučiams (arba įkvėpus gryno deguonies), esant mažakraujystei, apsinuodijus CO, isterija, smegenų augliu, per daug vartojant sodos ar šarminio mineralinio vandens, vartojant diuretikų. Įdomu tai, kad arterinio kraujo pH normaliai turėtų būti 7,37–7,45, o veninio – 7,34–7,43. Įvairūs mikroorganizmai taip pat labai jautrūs aplinkos rūgštingumui. Taigi, patogeniniai mikrobai greitai vystosi šiek tiek šarminėje aplinkoje, o jie negali atlaikyti rūgštinės aplinkos. Todėl gaminiams konservuoti (marinuoti, sūdyti) paprastai naudojami rūgštiniai tirpalai, į juos įpilant acto ar maistinių rūgščių. Tinkamas pH parinkimas taip pat turi didelę reikšmę cheminiams technologiniams procesams.

Išlaikyti norimą pH vertę ir neleisti jai pastebimai nukrypti į vieną ar kitą pusę pasikeitus sąlygoms galima naudojant vadinamuosius buferinius (iš anglų kalbos buff - soften shocks) tirpalus. Tokie tirpalai dažnai yra silpnos rūgšties ir jos druskos arba silpnos bazės ir jos druskos mišinys. Tokie tirpalai tam tikrose ribose (vadinama buferine talpa) „priešina“ bando pakeisti savo pH. Pavyzdžiui, jei bandysite šiek tiek parūgštinti acto rūgšties ir natrio acetato mišinį, tai acetato jonai suriš H + jonų perteklių į šiek tiek disocijuotą acto rūgštį, o tirpalo pH beveik nepasikeis (acetato jonų yra daug). buferiniame tirpale, nes jie susidaro dėl visiškos natrio acetato disociacijos). Kita vertus, jei į tokį tirpalą įvesite šiek tiek šarmo, OH – jonų perteklius bus neutralizuotas acto rūgštimi, išlaikant pH vertę. Kiti buferiniai tirpalai veikia panašiai, kiekvienas iš jų palaiko tam tikrą pH vertę. Fosforo rūgšties ir silpnų organinių rūgščių – oksalo, vyno, citrinos, ftalio ir kt. – tirpalai taip pat turi buferinį poveikį. Taigi, acetatinis buferis leidžia palaikyti tirpalo pH 3,8–6,3 intervale; fosfatas (KH 2 PO 4 ir Na 2 HPO 4 mišinys) - 4,8 - 7,0 intervale, boratas (Na 2 B 4 O 7 ir NaOH mišinys) - 9,2-11 diapazone ir kt.

Daugelis natūralių skysčių turi buferinių savybių. Pavyzdys yra vandenyno vanduo, kurio buferines savybes daugiausia lemia ištirpęs anglies dioksidas ir bikarbonato jonai HCO 3 -. Pastarojo šaltinis, be CO 2, yra didžiuliai kalcio karbonato kiekiai kriauklių, kreidos ir kalkakmenio nuosėdų pavidalu vandenyne. Įdomu tai, kad planktono, vieno iš pagrindinių deguonies tiekėjų į atmosferą, fotosintezės aktyvumas lemia aplinkos pH padidėjimą. Tai atsitinka pagal Le Chatelier principą dėl pusiausvyros poslinkio absorbuojant ištirpusį anglies dioksidą: 2H + + CO 3 2 – “ H + + HCO 3 – “ H 2 CO 3 “ H 2 O + CO 2. Kai vykstant fotosintezei iš tirpalo pašalinamas CO 2 + H 2 O + hv ® 1/n(CH 2 O) n + O 2, pusiausvyra pasislenka į dešinę ir aplinka tampa šarmingesnė. Kūno ląstelėse CO 2 hidrataciją katalizuoja fermentas karboanhidrazė.

Ląstelių skystis ir kraujas taip pat yra natūralių buferinių tirpalų pavyzdžiai. Taigi kraujyje yra apie 0,025 mol/l anglies dvideginio, o vyrų jo kiekis yra maždaug 5% didesnis nei moterų. Bikarbonato jonų koncentracija kraujyje yra maždaug tokia pati (vyrams jų irgi daugiau).

Tiriant dirvožemį, pH yra viena iš svarbiausių savybių. Įvairių dirvožemių pH gali būti nuo 4,5 iki 10. Visų pirma pagal pH vertę galima spręsti apie maistinių medžiagų kiekį dirvožemyje, taip pat kokie augalai gali sėkmingai augti tam tikrame dirvožemyje. Pavyzdžiui, pupelių, salotų ir juodųjų serbentų augimas sutrinka, kai dirvožemio pH yra mažesnis nei 6,0; kopūstai – žemiau 5,4; obelys – žemiau 5,0; bulvės – žemiau 4,9. Rūgštūs dirvožemiai paprastai yra mažiau turtingi maistinių medžiagų, nes jie mažiau gali išlaikyti augalams reikalingus metalo katijonus. Pavyzdžiui, į dirvą patekę vandenilio jonai išstumia iš jo surištus Ca 2+ jonus. O aliuminio jonai, išstumti iš molingų (aliumosilikatinių) uolienų didelėmis koncentracijomis, yra toksiški žemės ūkio pasėliams.

Rūgštiems dirvožemiams deoksiduoti naudojamas kalkinimas – pridedant medžiagų, kurios palaipsniui suriša rūgšties perteklių. Tokia medžiaga gali būti natūralūs mineralai – kreida, kalkakmenis, dolomitas, taip pat kalkės, metalurgijos gamyklų šlakas. Naudojamo deoksidatoriaus kiekis priklauso nuo dirvožemio buferinės talpos. Pavyzdžiui, molio dirvožemiui kalkinti reikia daugiau deoksiduojančių medžiagų nei smėlingam dirvožemiui.

Didelę reikšmę turi lietaus vandens pH matavimai, kuris gali būti gana rūgštus dėl jame esančios sieros ir azoto rūgščių. Šios rūgštys atmosferoje susidaro iš azoto ir sieros (IV) oksidų, kurie išsiskiria su daugelio pramonės šakų, transporto, katilinių ir šiluminių elektrinių atliekomis. Yra žinoma, kad žemos pH vertės (mažiau nei 5,6) rūgštūs lietūs naikina augaliją ir vandens telkinių gyvąjį pasaulį. Todėl lietaus vandens pH yra nuolat stebimas.

Ilja Leensonas