Кислотно-щелочное равновесие - pH-баланс - соотношение кислоты и щелочи. Кислотно-щелочное равновесие - pH-баланс - соотношение кислоты и щелочи Значение рн

История

Уравнения, связывающие pH и pOH

Вывод значения pH

В чистой воде при 25 °C концентрации ионов водорода () и гидроксид-ионов () одинаковы и составляют 10 -7 моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды , которое равно · и составляет 10 −14 моль²/л² (при 25 °C).

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания - наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда > говорят, что раствор является кислым , а при > - щелочным .

Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который собственно и является водородным показателем - pH).

pOH

Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина - показатель основности раствора, pOH, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH − :

как в любом водном растворе при 22 °C = 1,0 ×10 − 14 , очевидно, что при этой температуре:

Значения pH в растворах различной кислотности

Вопреки распространённому мнению, pH может изменяться не только в интервале от 0 до 14, а может и выходить за эти пределы. Например, при концентрации ионов водорода = 10 -15 моль /л, pH = 15, при концентрации ионов гидроксида 10 моль /л pOH = −1.

Некоторые значения pH

Вещество	pH
Электролит в свинцовых аккумуляторах	<1.0
Желудочный сок	1,0-2,0
Лимонный сок	2,5±0,5
Лимонад Кола	2,5
Уксус	2,9
Яблочный сок	3,5±1,0
Пиво	4,5
Кофе	5,0
Модный шампунь	5,5
Чай	5,5
Кислотный дождь	< 5,6
Кожа здорового человека	~6,5
Слюна	6,35-6,85
Молоко	6,6-6,9
Чистая вода	7,0
Кровь	7,36-7,44
Морская вода	8,0
Мыло (жировое) для рук	9,0-10,0
Нашатырный спирт	11,5
Отбеливатель (хлорка)	12,5
Раствор соды	13,5

Так как при 25 °C (стандартных условиях) · = 10 -14 , то понятно, что при этой температуре pH + pOH = 14.

Так как в кислых растворах > 10 -7 , то pH кислых растворов pH < 7, аналогично pH щелочных растворов pH > 7, pH нейтральных растворов равен 7. При более высоких температурах константа диссоциации воды повышается, соответственно увеличивается ионное произведение воды, поэтому нейтральной оказывается pH < 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.

Методы определения значения pH

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы - органические вещества-красители , цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус , фенолфталеин , метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах - либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1-2 единицы.

Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый , зелёный , синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

Использование специального прибора - pH-метра - позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод , потенциал которого зависит от концентрации ионов H + в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.
Аналитический объёмный метод - кислотно-основное титрование - также даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности - момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, - фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется кислотность раствора.
Влияние температуры на значения pH

0.001 мол/Л HCl при 20 °C имеет pH=3, при 30 °C pH=3

0.001 мол/Л NaOH при 20 °C имеет pH=11.73, при 30 °C pH=10.83

Можете ли вы себе представить, что развитие многих болезней зависит от одной причины? Многие специалисты диетологи и фитотерапевты эту скрытую опасность теперь обозначают двумя словами: кислота и щелочь.

Высокая кислотность разрушает наиважнейшие системы в организме, и он становится беззащитен перед болезнями. Сбалансированная pH-среда обеспечивает нормальное протекание метаболических процессов в организме, помогая ему бороться с заболеваниями. Здоровый организм имеет запас щелочных веществ, которые он использует в случае необходимости.

Соотношение кислоты и щелочи в каком-либо растворе называется кислотно-щелочным равновесием (КЩР), хотя физиологи считают, что более правильно называть это соотношение кислотно-щелочным состоянием. КЩР характеризуется специальным показателем pH (power Hidrogen - «сила водорода”), который показывает число водородных атомов в данном растворе. При pH равном 7,0 говорят о нейтральной среде. Чем ниже уровень pH - тем среда более кислая (от 6,9 до 0). Щелочная среда имеет высокий уровень pH (от 7,1 до 14,0).

Тело человека на 80% состоит из воды, поэтому вода - это одна из наиболее важных его составляющих. Тело человека имеет определенное кислотно-щелочное соотношение, характеризуемое pH (водородным) показателем. Значение показателя pH зависит от соотношения между положительно заряженными ионами (формирующими кислую среду) и отрицательно заряженными ионами (формирующими щелочную среду). Организм человека постоянно стремится уравновесить это соотношение, поддерживая строго определенный уровень pH. При нарушенном балансе могут возникать множество серьезных заболеваний.

рН, или показатель кислотно-щелочного равновесия.

Это мера относительной концентрации водородных (Н+) и гидроксильных (ОН—) ионов в жидкой системе и выражается в масштабе от 0 (полное насыщение ионами водорода Н+) до 14 (полное насыщение гидроксильными ионами ОН—), дистиллированная вода считается нейтральной с рН 7,0.

0 — сильнейшая кислота, 14 — сильнейшая щелочь, 7 - нейтральное вещество.

Если в любой из жидкостных сред организма происходит повышение концентрации (Н+) ионов, то возникает смещение pH в кислую сторону, то есть, происходит закисление среды. Это называется ещё кислотным сдвигом.

И наоборот — повышение концентрации (ОН-) ионов вызывает смещение значения pH в щелочную сторону, или щелочной сдвиг.

Наш организм имеет слабощелочную среду. Кислотно-щелочной баланс в нашем организме постоянно поддерживается на одном стабильном уровне и в очень узком диапазоне: от 7,26 до 7,45. И даже незначительное изменение рН крови, выходящее за эти границы, может привести к болезням.

Изменение показателей рН-баланса могут привести к печальным последствиям.

Повышенная кислотность в организме.

Из-за неправильного питания и употребления в пищу кислых продуктов, а также недостатка воды происходит закисление организма. Люди употребляют много жиров, мяса, молочных продуктов, зерновых культур, сахара, мучных и кондитерских изделий, всевозможных полуфабрикатов и других переработанных, рафинированных продуктов, практически не содержащих клетчатки, минералов и витаминов, не говоря уже о ферментах и ненасыщенных жирных кислотах.

Для того, чтобы противостоять этому - снизить концентрацию кислоты и удалить ее от жизненно важных органов - организм задерживает воду, что отрицательно влияет на обмен веществ: организм быстрее изнашивается, кожа становится сухой, морщинистой. К тому же при закисленности организма ухудшается перенос кислорода к органам и тканям, организм плохо усваивает минералы, а некоторые минералы, такие как Ca, Na, K, Mg выводятся из организма. Организму приходится тратить колоссальное количество ресурсов и энергии на нейтрализацию лишних кислот, вызывая тем самым определённый дисбаланс в биохимических реакциях. Так как щелочных резервов, поступающих извне, явно не хватает, то организм вынужден задействовать свои внутренние ресурсы — кальций, магний, железо, калий. В результате снижается гемоглобин, развивается остеопороз. Когда железо гемоглобина крови используется для нейтрализации кислоты, человек ощущает усталость. Если на эти нужды расходуется кальций, появляется бессонница, раздражительность. Вследствие снижения щелочного резерва нервной ткани нарушается умственная деятельность.

От недостатка минералов страдают жизненно важные органы, повышается риск сердечно сосудистых заболеваний, снижается , появляется хрупкость костей и многое другое. Если в организме находится большое количество кислоты и нарушены механизмы ее вывода (с мочой и калом, с дыханием, с потом и т.д.), организм подвергается сильнейшей интоксикации. Единственный выход - это ощелачивание организма.

В глобальном масштабе, закисление организма приводит к возникновению более чем 200(!) заболеваний, например: катаракты, дальнозоркости, артрозов, хондрозов, желче- и мочекаменной болезней, и даже онкологии!

А люди ещё удивляются: «Откуда столько болезней у человечества? Почему они постоянно болеют? Почему они дряхлеют с возрастом?»

Да хотя бы потому, что более 90% пищи, которую они едят — это «кислые» продукты, и всё, что они пьют (кроме чистой воды, свежевыжатых соков и травяного чая без сахара) — имеет pH от 4,5 до 2,5 — то есть ещё больше закисляет организмы людей!

Состояние повышенной кислотности называется — Ацидоз. Не выявленный вовремя ацидоз может вредить организму незаметно, но постоянно в течение нескольких месяцев и даже лет.

Если вам понравился этот материал, то предлагаем вам подборку самых лучших материалов нашего сайта по мнению наших читателей. Подборку - ТОП интересных фактов и важных новостей со всего мира и о разных важных событиях вы можете найти там, где вам максимально удобно

Ткани живого организма весьма чувствительны к колебаниям показателя pH - за пределами допустимого диапазона, происходит денатурация белков: разрушаются клетки, ферменты теряют способность выполнять свои функции, возможна гибель организма

Что такое РН (водородный показатель) и кислотно-щелочное равновесие

Соотношение кислоты и щелочи в каком-либо растворе называется кислотно-щелочным равновесием (КЩР), хотя физиологи считают, что более правильно называть это соотношение кислотно-щелочным состоянием.

КЩР характеризуется специальным показателем рН (power Hydrogen - "сила водорода"), который показывает число водородных атомов в данном растворе. При рН равном 7,0 говорят о нейтральной среде.

Чем ниже уровень рН - тем среда более кислая (от 6,9 до О).

Щелочная среда имеет высокий уровень рН (от 7,1 до 14,0).

Тело человека на 70% состоит из воды, поэтому вода - это одна из наиболее важных его составляющих. Тело человека имеет определенное кислотно-щелочное соотношение, характеризуемое рН (водородным) показателем.

Значение показателя рН зависит от соотношения между положительно заряженными ионами (формирующими кислую среду) и отрицательно заряженными ионами (формирующими щелочную среду).

Организм постоянно стремится уравновесить это соотношение, поддерживая строго определенный уровень рН. При нарушенном балансе могут возникнуть множество серьезных заболеваний.

Соблюдайте правильный рН баланс для сохранения крепкого здоровья

Организм способен правильно усваивать и накапливать минералы и питательные вещества только при надлежащем уровне кислотно-щелочного равновесия. Ткани живого организма весьма чувствительны к колебаниям показателя pH - за пределами допустимого диапазона, происходит денатурация белков: разрушаются клетки, ферменты теряют способность выполнять свои функции, возможна гибель организма. Поэтому кисло́тно-щелочно́й баланс в организме жёстко регулируется.

Наш организм использует соляную кислоту для расщепления пищи. В процессе жизнедеятельности организма требуются как кислые, так и щелочные продукты распада , причем первых образуется больше чем вторых. Поэтому защитные системы организма, обеспечивающие неизменность его КЩР, "настроены" прежде всего на нейтрализацию и выведение прежде всего кислых продуктов распада.

Кровь имеет слабощелочную реакцию: pH артериальной крови составляет 7,4, а венозной - 7,35 (вследствие избытка С02).

Сдвиг рН хотя бы на 0,1 может привести к тяжелой патологии.

При сдвиге рН крови на 0,2 развивается коматозное состояние, на 0,3 - человек погибает.

Организм имеет разный уровень PH

Слюна - преимущественно щелочная реакция (колебание рН 6,0 - 7,9)

Обычно кислотность смешанной слюны человека равна 6,8–7,4 pH, но при большой скорости слюноотделения достигает 7,8 pH. Кислотность слюны околоушных желёз равна 5,81 pH, подчелюстных - 6,39 pH. У детей в среднем кислотность смешанной слюны равна 7,32 pH, у взрослых - 6,40 pH (Римарчук Г.В. и др.). Кислотно-щелочное равновесие слюны в свою очередь определяется аналогичным равновесием в крови, которая питает слюнные железы.

Пищевод - Нормальная кислотность в пищеводе 6,0–7,0 рН.

Печень - реакция пузырной желчи близка к нейтральной (рН 6,5 - 6,8), реакция печеночной желчи щелочная (рН 7,3 - 8,2)

Желудок - резко кислая (на высоте пищеварения рН 1,8 - 3,0)

Максимальная теоретически возможная кислотность в желудке 0,86 рН, что соответствует кислотопродукции 160 ммоль/л. Минимальная теоретически возможная кислотность в желудке 8,3 рН, что соответствует кислотности насыщенного раствора ионов HCO 3 - . Нормальная кислотность в просвете тела желудка натощак 1,5–2,0 рН. Кислотность на поверхности эпителиального слоя, обращённого в просвет желудка 1,5–2,0 рН. Кислотность в глубине эпителиального слоя желудка около 7,0 рН. Нормальная кислотность в антруме желудка 1,3–7,4 рН.

Распространено заблуждение, что основная проблема для человека - это повышенная кислотность желудка. От нее изжога и язва.

На самом деле, гораздо большую проблему представляет пониженная кислотность желудка, которая встречается во много раз чаще.

Главной причиной возникновения изжоги в 95% является не избыток, а недостаток соляной кислоты в желудке.

Недостаток соляной кислоты создает идеальные условия для колонизации кишечного тракта различными бактериями, простейшими и червями.

Коварство ситуации в том, что пониженная кислотность желудка "ведет себя тихо" и протекает незаметно для человека.

Вот перечень признаков, которые позволяют заподозрить снижение кислотности желудка.

Дискомфорт в желудке после еды.
Тошнота после приема лекарств.
Метеоризм в тонком кишечнике.
Послабления стула или запор.
Непереваренные частицы пищи в стуле.
Зуд вокруг ануса.
Множественные пищевые аллергии.
Дисбактериоз или кандидоз.
Расширенные кровеносные сосуды на щеках и носе.
Угри.
Слабые, расслаивающиеся ногти.
Анемии из-за плохого всасывания железа.

Разумеется, точный диагноз пониженной кислотности требует определения рН желудочного сока (для этого необходимо обратиться к гастроэнтерологу).

Когда кислотность повышена - существует масса препаратов для ее снижения.

В случае же пониженной кислотности эффективных средств очень мало.

Как правило, используются препараты соляной кислоты или растительные горечи, стимулирующие отделение желудочного сока (полынь, аир, мята перечная, фенхель и др.).

Поджелудочная железа - панкреатический сок слабощелочной (рН 7,5 - 8,0)

Тонкий кишечник - щелочная реакция (рН 8,0)

Нормальная кислотность в луковице двенадцатиперстной кишки 5,6–7,9 рН. Кислотность в тощей и подвздошной кишках нейтральная или слабощелочная и находится в пределах от 7 до 8 рН. Кислотность сока тонкой кишки 7,2–7,5 рН. При усилении секреции достигает 8,6 рН. Кислотность секрета дуоденальных желез - от рН от 7 до 8 рН.

Толстый кишечник - слабо-кислая реакция (5.8 - 6.5 pH)

Это слабо-кислая среда, которая поддерживается нормальной микрофлорой, в частности,бифидобактериями, лактобактериями и пропионобактерими за счет того, что они нейтрализуют щелочные продукты метаболизма и вырабатывают свои кислые метаболиты - молочную кислоту и другие органические кислоты. Продуцируя органические кислоты и снижая рН кишечного содержимого, нормальная микрофлора создает условия, при которых патогенные и условно-патогенные микроорганизмы не могут размножаться. Собственно поэтому стрептококки, стафилококки, клебсиеллы, клостридии грибы и другие “плохие” бактерии составляют всего 1% от всей микрофлоры кишечника здорового человека.

Моча - преимущественно слабо-кислая реакция (рН 4,5- 8)

При пище с животными белками, содержащими серу и фосфор, в основном в основном выделяется кислая моча (рН менее 5); в конечной моче присутствует значительное количество неорганических сульфатов и фосфатов. Если пища в основном молочная или растительная, то моча имеет тенденцию к защелачиванию (рН более 7). Почечные канальцы играют значительную роль в поддержании кислотно-основного равновесия. Кислая моча будет выделяться при всех состояниях, приводящих к метаболическому или дыхательному ацидозу, так как почки компенсируют сдвиги кислотно-основного состояния.

Кожа - слабо-кислая реакция (рН 4- 6)

Если кожа склонна к жирности, значение рН может приближаться к 5,5. А если кожа очень сухая, рН может составлять и 4,4.

Бактерицидное свойство кожи, придающее ей способность противостоять микробной инвазии, обусловлено кислой реакцией кератина, своеобразным химическим составом кожного сала и пота, наличием на ее поверхности защитной воднолипидной мантии с высокой концентрацией водородных ионов. Входящие в ее состав низкомолекулярные жирные кислоты, в первую очередь гликофосфолипиды и свободные жирные кислоты, обладают бактериостатическим эффектом, селективным для патогенных микроорганизмов.

Половые органы

Нормальная кислотность влагалища женщины колеблется от 3,8 до 4,4 pH и в среднем составляет 4,0–4,2 pH.

При рождении влагалище девочки стерильно. Затем в течение нескольких дней оно заселяется разнообразными бактериями, в основном стафилококками, стрептококками, анаэробами (то есть бактериями, для жизни которых не требуется кислород). До начала менструаций уровень кислотности (pH) влагалища близок к нейтральному (7,0). Но в период полового созревания стенки влагалища утолщаются (под влиянием эстрогена - одного из женских половых гормонов), рН снижается до 4,4 (т.е. кислотность повышается), что вызывает изменения во влагалищной флоре.

Полость матки в норме стерильна, и попаданию в нее болезнетворных микроорганизмов препятствуют лактобактерии, заселяющие влагалище и поддерживающие высокую кислотность его среды. Если по каким-либо причинам кислотность влагалища сдвигается в сторону щелочной, численность лактобактерий резко падает, а на их месте развиваются другие микробы, которые могут попасть в матку и привести к воспалению, а затем, и к проблемам с беременностью.

Сперма

Нормальный уровень кислотности спермы находится в пределах от 7,2 до 8,0 рН. Увеличение уровня рН спермы происходит при инфекционном процессе. Резко щелочная реакция спермы (кислотность примерно 9,0–10,0 рН) свидетельствует о патологии предстательной железы. При закупорке выводных протоков обоих семенных пузырьков отмечается кислая реакция спермы (кислотность 6,0–6,8 рН). Оплодотворяющая способность такой спермы снижена. В кислой среде сперматозоиды теряют подвижность и погибают. Если кислотность семенной жидкости становится меньше 6,0 рН, сперматозоиды полностью теряют подвижность и погибают.

Клетки и межклеточная жидкость

В клетках организма рН имеет значение около 7, во внеклеточной жидкости - 7,4. Нервные окончания, которые находятся вне клеток, очень чувствительны к изменению рН. При механических или термических повреждениях тканей стенки клеток разрушаются и их содержимое попадает на нервные окончания. В результате человек чувствует боль.

Скандинавский исследователь Олаф Линдал проделал такой эксперимент: с помощью специального безыгольного инъектора человеку впрыскивали сквозь кожу очень тонкую струйку раствора, которая не повреждала клетки, но действовала на нервные окончания. Было показано, что боль вызывают именно катионы водорода, причем с уменьшением рН раствора боль усиливается.

Аналогично непосредственно «действует на нервы» и раствор муравьиной кислоты, который жалящие насекомые или крапива впрыскивают под кожу. Разным значением рН тканей объясняется также, почему при некоторых воспалениях человек чувствует боль, а при некоторых - нет.

Интересно, что впрыскивание под кожу чистой воды дало особенно сильную боль. Объясняется это странное на первый взгляд явление так: клетки при контакте с чистой водой в результате осмотического давления разрываются и их содержимое воздействует на нервные окончания.

Таблица 1. Водородные показатели для растворов

Раствор	РН
HCl	1,0
H 2 SO 4	1,2
H 2 C 2 O 4	1,3
NaHSO 4	1,4
Н 3 РО 4	1,5
Желудочный сок	1,6
Винная кислота	2,0
Лимонная кислота	2,1
HNO 2	2,2
Лимонный сок	2,3
Молочная кислота	2,4
Салициловая кислота	2,4
Столовый уксус	3,0
Сок грейпфрута	3,2
СО 2	3,7
Яблочный сок	3,8
H 2 S	4,1
Моча	4,8-7,5
Черный кофе	5,0
Слюна	7,4-8
Молоко	6,7
Кровь	7,35-7,45
Желчь	7,8-8,6
Вода океанов	7,9-8,4
Fe(OH) 2	9,5
MgO	10,0
Mg(OH) 2	10,5
Na 2 CO 3
Ca(OH) 2	11,5
NaOH	13,0

Особенно чувствительны к изменению рН среды икра рыб и мальки. Таблица позволяет сделать ряд интересных наблюдений. Значения рН, например, сразу показывают сравнительную силу кислот и оснований. Хорошо видно также сильное изменение нейтральной среды в результате гидролиза солей, образованных слабыми кислотами и основаниями, а также при диссоциации кислых солей.

рН мочи не является хорошим показателем общего рН тела, и это не хороший показатель общего здоровья.

Другими словами, независимо от того, что вы едите и при любом рН мочи, вы можете быть абсолютно уверен, что ваш рН артериальной крови всегда будет около 7,4.

При употреблении человеком, например, кислых продуктов или животного белка, под влиянием буферных систем рН смещается в кислую сторону (становится меньше 7), а при употреблении, например, минеральной воды или растительной пищи - в щелочную (становится больше 7). Буферные системы удерживают рН в допустимом для организма диапазоне.

Кстати, врачи утверждают, что смещение в кислотную сторону (тот самый ацидоз) мы переносим гораздо легче, чем смещение в щелочную (алкалоз).

Сместить pH крови каким-либо внешним воздействием невозможно.

ОСНОВНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ ПОДДЕРЖАНИЯ РН КРОВИ ЯВЛЯЮТСЯ:

1. Буферные системы крови (карбонатная, фосфатная, белковая, гемоглобиновая)

Этот механизм действует очень быстро (доли секунды) и потому относится к быстрым механизмам регуляции устойчивости внутренней среды.

Бикарбонатный буфер крови достаточно мощный и наиболее мобильный.

Одним из важных буферов крови и других жидкостей организма является бикарбонатная буферная система (HCO3/СO2): СO2 + H2O ⇄ HCO3- + Н+ Основная функция бикарбонатной буферной системы крови - нейтрализация ионов Н+. Эта буферная система играет особо важную роль, поскольку концентрации обоих буферных компонентов можно регулировать независимо друг от друга; [СO2] - путем дыхания, - в печени и в почках. Таким образом, это открытая буферная система.

Буферная система гемоглобина самая мощная.
На ее долю приходится более половины буферной емкости крови. Буферные свойства гемоглобина обусловлены соотношением восстановленного гемоглобина (ННЬ) и его калиевой соли (КНЬ).

Белки плазмы благодаря способности аминокислот к ионизации также выполняют буферную функцию (около 7% буферной емкости крови). В кислой среде они ведут себя как основания, связывающие кислоты.

Фосфатная буферная система (около 5% буферной емкости крови) образуется неорганическими фосфатами крови. Свойства кислоты проявляет одноосновный фосфат (NaH 2 P0 4), а основания - двухосновный фосфат (Na 2 HP0 4). Функционируют они по такому же принципу, как и бикарбонаты. Однако в связи с низким содержанием в крови фосфатов емкость этой системы невелика.

2. Респираторная (легочная) система регуляции.

Благодаря легкости, с которой легкие регулируют концентрацию С02, эта система обладает значительной буферной емкостью. Удаление избыточных количеств СO 2 , регенерация бикарбонатной и гемоглобиновой буферных систем осуществляются легкими.

В покое человек выделяет 230 мл углекислого газа в минуту, или около 15 тысяч ммоль в день. При удалении углекислого газа из крови исчезает примерно эквивалентное количество ионов водорода. Поэтому дыхание играет важную роль в поддержании кислотно - щелочного равновесия. Так, если кислотность крови увеличивается, то повышение содержания ионов водорода приводит к возрастанию легочной вентиляции (гипервентиляция), при этом молекулы углекислого газа выводятся в большом количестве и рН возвращается к нормальному уровню.

Увеличение содержания оснований сопровождается гиповентиляцией, в результате чего возрастает концентрация углекислого газа в крови и, соответственно, концентрация ионов водорода, и сдвиг реакции крови в щелочную сторону частично или полностью компенсируется.

Следовательно, система внешнего дыхания довольно быстро (в течение нескольких минут) способна устранить или уменьшить сдвиги рН и предотвратить развитие ацидоза или алкалоза: увеличение вентиляции лёгких в 2 раза повышает рН крови примерно на 0,2; снижение вентиляции на 25% может уменьшить рН на 0,3-0,4.

3. Почечная (выделительная система)

Действует очень медленно (10-12 ч). Но этот механизм наиболее мощный и способен полностью восстановить pH организма, удалив мочу со щелочными или кислыми значениями pH. Участие почек в поддержании кислотно-основного равновесия заключается в удалении из организма ионов водорода, реабсорбции бикарбоната из канальцевой жидкости, синтезе бикарбоната при его недостатке и удалении - при избытке.

К главным механизмам уменьшения или устранения сдвигов КЩР крови, реализуемых нефронами почек, относят ацидогенез, аммони-огенез, секрецию фосфатов и К+,Ка+-обменный механизм.

Механизм регуляции рН крови в целостном организме заключается в совместном действии внешнего дыхания, кровообращения, выделения и буферных систем . Так, если в результате повышенного образования Н 2 С0 3 или других кислот будут появляться излишки анионов, то они сначала нейтрализуются буферными системами. Параллельно интенсифицируется дыхание и кровообращение, что приводит к увеличению выделения углекислого газа легкими. Нелетучие кислоты в свою очередь выводятся с мочой или потом.

В норме рН крови может изменяться лишь на короткое время. Естественно, что при поражении легких или почек функциональные возможности организма по поддержанию рН на должном уровне снижаются. В случае появления в крови большого количества кислых или основных ионов только буферные механизмы (без помощи систем выделения) не удержат рН на константной уровне. Это приводит к ацидозу или алкалозу. опубликовано

©Ольга Бутакова «Кислотно-щелочное равновесие - основа жизни»

Как все мы помним из школьного курса химии, pH - это единица активности иона водорода, равная обратному логарифму активности водородных ионов. Таким образом, вода с показателем рН, равным 7, имеет 10 -7 моль на литр ионов водорода, а вода с рН 6 - 10 -6 моль на литр. Шкала значений рН может варьировать в диапазоне от 0 до 14.

В целом вода с pH меньше 7 считается кислой, а с рН больше 7 - щелочной. Нормальный диапазон pH для поверхностных водных систем лежит в пределах от 6,5 до 8,5, а для подземных систем - от 6 до 8,5.

Значение pH воды (H 2 0) равно 7 при 25 °C , но при контакте с диоксидом углерода в атмосфере это равновесие смещается к pH - приблизительно 5,2. Из-за тесной связи pH с атмосферными газами и температурой настоятельно рекомендуется, чтобы вода была проверена как можно быстрее. Ведь pH воды не является мерой устойчивости кислой или щелочной реакции и не дает полной картины характеристик или повода для ограничения водоснабжения.

Мягкая вода

В целом вода с низким pH (меньше 6,5) является кислой, мягкой и коррозивной. Таким образом, в воду могут проникать ионы металлов, таких как: железо, марганец, медь, свинец и цинк из водоносного горизонта, сантехники и трубопроводов. Поэтому вода с низким pH может:

содержать повышенные уровни токсичных металлов;
привести к преждевременному повреждению металлических труб;
иметь металлический или кислый привкус;
окрашивать белье;
иметь характерное "сине-зеленое" окрашивание раковины и стоков.

Основной способ решения проблемы низкого pH воды является использование нейтрализатора. Он подает раствор в воду, чтобы предотвратить реакцию воды с домашним водопроводом или электролитическую коррозию. Типичный нейтрализатор - химическая Нейтрализация этим средством увеличивает содержание натрия в воде.

Жесткая вода

Вода с pH выше 8,5 является жесткой. Она не представляет опасности для здоровья, но может вызвать эстетические проблемы. Эти проблемы включают в себя:

Формирование "шкалы" или осадка на трубопроводах и светильниках.
Щелочной привкус в воде, который может сделать вкус кофе горьким.
Образование накипи на посуде, стиральной машине, бассейнах.
Сложность в получении пены из мыла и моющих средств и образование нерастворимых осадков на одежде и т. д.
Уменьшение эффективности электрических водонагревателей.

Как правило, эти проблемы возникают, когда жесткость варьируется в пределах от 100 до 200 миллиграмм CaCO 3 /л, что эквивалентно 12 граммам на галлон. Вода может быть смягчена за счет использования ионного обмена или добавлением золы, известково-содовой смеси, но оба процесса увеличивают содержание натрия в воде.

PH питьевой воды

Пристальное внимание к контролю pH необходимо на всех этапах водоподготовки для обеспечения удовлетворительного качества и обеззараживания воды. Хотя pH воды обычно не имеет прямого влияния на потребителей, это один из самых важных эксплуатационных параметров качества воды. Для эффективной дезинфекции с хлором показатель pH предпочтительно должен быть меньше, чем 8. PH воды на входе в систему распределения необходимо контролировать, чтобы свести к минимуму коррозию труб. Невыполнение этого требования может привести к загрязнению питьевой воды и неблагоприятным последствиям для ее вкуса, запаха и внешнего вида.

Оптимальное значение pH будет варьироваться для разных материалов в зависимости от состава воды и природы строительных материалов, используемых в системе распределения, но чаще всего оно лежит в диапазоне 6,5-9,5. Экстремальные значения pH могут быть результатом случайных разливов, поломок на очистных сооружениях.

Идеальный уровень pH ионизированной воды для долгосрочного употребления человеком находится между 8,5 и 9,5 (и никогда не превышает 10,0) с идеальным значением ОВП около 200mV-300mV (и ни в коем случае не выше 400mV).

PH воды в бассейне

Как уже упоминалось выше, pH - важнейшая характеристика не только для питьевой воды, но и для бассейнов, поскольку для дезинфекции воды все еще в основном применяют хлорирование, а при использовании хлора эффективность дезинфекции сильно зависит от исходного значения pH воды.

Хлор является основным дезинфицирующим агентом для предупреждения развития инфекций в общественных бассейнах, но хлор также реагирует с органическими веществами в воде и образует побочные продукты дезинфекции (ППД): органические вещества - производное гуминовых веществ, образующихся в результате взаимодействия воды с потом, мочой, волосами, клетками кожи и остатками средств личной гигиены, попадающих в воду от пловцов. Содержание ППД может быть измерено в виде суммы всех галогенированных соединений. Некоторые ППД увеличивают риск развития астмы, являются канцерогенами или раздражают глаза и кожу.

Хлор является общим названием которая образует газообразный хлор, реагирующий с водой. Растворяясь в воде, кислота образует гипохлорит и имеет значение рКа, равное 7,5.

Хлористая кислота является гораздо более эффективной, чем гипохлорит, убивая бактерии, цисты, споры и неактивные вирусные. Таким образом, если значение pH в плавательном бассейне находится на нижнем уровне регулируемого диапазона, меньшее количество хлора необходимо получить для той же степени дезинфекции, а следовательно, в воде образуется меньше потенциально опасных ППД. Как показывают многочисленные исследования, оптимальный уровень pH воды в бассейне лежит в пределах от 7,5 до 8,0. При снижении pH всего на 1-0,5 единицы (до 7,0-6,5) значительно повышается уровень ППД, которые к тому же еще и геннотоксичны.

Методы определения pH

Шкала pH является логарифмической шкалой, что означает, что каждое увеличение или уменьшение на 1 единицу представляет собой изменение с коэффициентом 10. Например, раствор с pH 11 в 10 раз более щелочной, чем раствор с pH 10. Существует несколько методов, как определить pH воды.

Определение pH с помощью тест-полосок

Тест-полоски представляют собой лакмусовую бумагу, реагирующую изменением цвета на колебания pH. Приобрести их можно в зоомагазинах, поскольку часто их используют для определения pH воды в аквариумах (даже незначительное колебание этого показателя может привести к гибели рыб).

При контакте с тест-полоски изменится. Вам придется только лишь сравнить итоговый цвет с образцом цветовой шкалы на упаковке и получить конкретное значение. Этот метод определения pH быстр, прост, дешев, но имеет достаточно большую погрешность.

Лакмусовая бумага «Роттингер»

Приобрести в магазинах медтехники вашего города. Проведя анализ различных ph тестов (начиная от дешевых китайских и заканчивая дорогими голландскими), мы пришли к выводу, что минимальную погрешность в показании дают немецкие ph полоски «Роттингер». В упаковке идет индикаторная шкала от 1 до14 (максимальный доступный интервал!) и 80 ph полосок, которых хватает на долгое время. С помощью данных полосок можно измерить не только ph воды, но и ph таких биологических жидкостей, как слюна, моча и тд. Так как хорошие ph метры достаточно дорогие (около 3000руб), и для них приходится покупать буферные растворы для калибровки, то лакмусовая бумага «Роттингер» , цена которой не превышает 250-350 руб., послужит вам незаменимым помощником в точном определении уровня ph.

Определение pH с помощью pH-метра

В пластиковый или стеклянный стаканчик отбирают пробу воды (20-30 мл). Датчик прибора ополаскивают небольшим количеством дистиллированной воды, а затем погружают в раствор вместе с датчиком температуры. Шкала прибора показывает вам точное значение pH исследуемого раствора. При этом следует учитывать, что на точность измерений влияет регулярная калибровка прибора, для которой используют стандартные растворы с известной величиной pH. Этот метод определения pH точен, прост, быстр, но требует больших материальных затрат по сравнению с предыдущим и простейших навыков работы с лабораторным оборудование и химическими растворами.

Таким образом, pH воды - это не просто термин из школьного курса химии, но и показатель качества воды, который должен контролироваться во избежание возникновения проблем с оборудованием и здоровьем.

Водородный показатель – рН – это мера активности (в случае разбавленных растворов отражает концентрацию) ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр.

pН = – lg

Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni – сила водорода, или pondus hydrogenii – вес водорода.

Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина – показатель основности раствора, pOH, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH:

рОН = – lg

В чистой воде при 25°C концентрации ионов водорода () и гидроксид-ионов () одинаковы и составляют 10 -7 моль/л, это напрямую следует из константы автопротолиза воды К w , которую иначе называют ионным произведением воды:

К w = · =10 –14 [моль 2 /л 2 ] (при 25°C)

рН + рОН = 14

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания – наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда > говорят, что раствор является кислым, а при > – щелочным.

Определение рН

Для определения значения pH растворов широко используют несколько способов.

1) Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы – органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах – либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1-2 единицы (см. Таблица 1, занятие 2).

Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

2) Аналитический объёмный метод – кислотно-основное титрование – также даёт точные результаты определения общей кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности – момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, – фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется общая кислотность раствора.

Кислотность среды имеет важное значение для множества химических процессов, и возможность протекания или результат той или иной реакции часто зависит от pH среды. Для поддержания определённого значения pH в реакционной системе при проведении лабораторных исследований или на производстве применяют буферные растворы, которые позволяют сохранять практически постоянное значение pH при разбавлении или при добавлении в раствор небольших количеств кислоты или щёлочи.

Водородный показатель pH широко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных биологических сред (Табл. 2).

Кислотность реакционной среды особое значение имеет для биохимических реакций, протекающих в живых системах. Концентрация в растворе ионов водорода часто оказывает влияние на физико-химические свойства и биологическую активность белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного гомеостаза является задачей исключительной важности. Динамическое поддержание оптимального pH биологических жидкостей достигается благодаря действию буферных систем.

3) Использование специального прибора – pH-метра – позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов, отличается удобством и высокой точностью, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.

С помощью рН-метра измеряют концентрацию ионов водорода (pH) в растворах, питьевой воде, пищевой продукции и сырье, объектах окружающей среды и производственных систем непрерывного контроля технологических процессов, в т. ч. в агрессивных средах.

рН-метр незаменим для аппаратного мониторинга pH растворов разделения урана и плутония, когда требования к корректности показаний аппаратуры без её калибровки чрезвычайно высоки.

Прибор может использоваться в лабораториях стационарных и передвижных, в том числе полевых, а также клинико-диагностических, судебно-медицинских, научно-исследовательских, производственных, в том числе мясо-молочной и хлебопекарной промышленности.

Последнее время pH-метры также широко используются в аквариумных хозяйствах, контроля качества воды в бытовых условиях, земледелия (особенно в гидропонике), а также – для контроля диагностики состояния здоровья.

Таблица 2. Значения рН для некоторых биологических систем и других растворов

Система (раствор)
Двенадцатиперстная кишка
Желудочный сок
Кровь человека


Мышечная ткань
Панкреатический сок


Протоплазма клеток



Тонкая кишка

Морская вода
Белок куриного яйца
Апельсиновый сок
Томатный сок