Понятие рН

Вода является слабым электролитом; она слабо диссоциирует по уравнению 

  H2O = H+ + OH- 

  При 25 °С в 1 л воды распадается на ионы 10-7 моль H2O. Концентрация ионов H+ и OH- (в моль/л) будет равна  [H+]=[OH-]=10-7

  Чистая вода имеет нейтральную реакцию. При добавлении в нее кислоты концентрация ионов H+ увеличивается, т.е. [H+]>10-7 моль/л; концентрация ионов OH- уменьшается, т.е. [OH-]<10-7 моль/л. При добавлении щелочи концентрация ионов OH- увеличивается, т.е. [OH-]>10-7 моль/л; следовательно, [H+]<10-7 моль/л. На практике, для выражения кислотности или щелочности раствора вместо концентрации [H+] используют ее отрицательный десятичный логарифм, который называют водородным показателем pH:

  pH=-lg[H+] 

  В нейтральной воде pH=7. Для растворов с кислой реакцией pH<7. Для растворов со щелочной реакцией pH>7.

Методы определения рН.

 Для определения величины pH существуют два основных метода: колориметрический и потенциометрический.

  Колориметрический метод основан на изменении окраски индикатора, добавленного к исследуемому раствору, в зависимости от величины pH.

Кислотно-основные индикаторы — органические соединения, способные изменять цвет в растворе при изменении кислотности (pH). Индикаторы широко используют в титровании в аналитической химии и биохимии. Их преимуществом является дешевизна, быстрота и наглядность исследования.

Таблица 1. Изменение цвета кислотно-основных индикаторов в зависимости от pH раствора.

Название	Цвет  индикатора  в  среде
	Кислая [H+] > [OH-] рН < 7	Нейтральная [H+] = [OH-] рН = 7	Щелочная [OH-] > [H+] рН > 7
Лакмус	красный	фиолетовый	синий
Фенолфталеин	бесцветный	бесцветный	малиновый
Метилоранж	розовый	оранжевый	желтый

 

Этот метод недостаточно точен, требует введения солевых и температурных поправок, дает значительную погрешность при очень малой минерализации исследуемой воды (менее 30 мг/л) и при определении pH окрашенных и мутных вод. Метод нельзя применять для сред, содержащих сильные окислители или восстановители. Используется обычно в полевых условиях и для ориентировочных определений.

  Потенциометрический метод намного точнее, лишен в значительной мере всех перечисленных недостатков, но требует оборудования лабораторий специальными приборами - pH-метрами. Потенциометрический метод основан на измерении электродвижущей силы (ЭДС) электродной системы, состоящей из индикаторного электрода и электрода сравнения. Электрод сравнения иногда называют вспомогательным электродом.

  Наибольшее практическое применение нашел стеклянный индикаторный электрод, который можно использовать в широком диапазоне pH и в присутствии окислителей. Стеклянный электрод представляет собой стеклянную трубку с выдутым на ее конце шариком с очень тонкой стенкой, в которую залита суспензия AgCl в растворе HCl и погружена серебряная проволока. Таким образом, внутри трубки с шариком находится хлорсеребряный электрод. Для измерения pH стеклянный электрод погружают в испытуемый раствор (тем самым не внося в него никаких посторонних веществ). В этот же раствор напрямую или через электролитический ключ погружают электрод сравнения.   В полученной системе перенос электронов от хлорсеребрянного электрода к электроду сравнения, происходящий под действием непосредственно измеряемой разности потенциалов, неизбежно сопровождается переносом эквивалентного количества протонов из внутренней части стеклянного электрода в испытуемый раствор. Если считать концентрацию ионов H+ внутри стеклянного электрода постоянной, то измеряемая ЭДС является функцией только активности ионов водорода, т.е. pH исследуемого раствора.

Значение определения рН в ветеринарной медицине.

рН крови, внеклкточной жидкости и лимфы поддерживается строго постоянным на протяжении жизни животного. Так, рН крови у……. Уменьшение рН по отношению к нормальному значению для данной группы животных называется ацидозом, увеличение – алкалозом. При этом нарушается работа ферментов и , как следствие, обмен веществ в организме животных. Определение рН широко используют при оценке состояния корма, качества.молочно-кислой продукции, качества мяса, при приготовлении лекарств и т.д.

Буферные системы и растворы.

Буферными называют растворы, рН которых фактически на меняется от добавления к ним маленьких количеств сильной кислоты либо щелочи, а также при разведении. Простой буферный раствор – это смесь слабой кислоты и соли, имеющей с данной кислотой общий анион (к примеру, смесь уксусной кислоты СН3СООН и ацетата натрия СН3СООNa), или смесь слабого основания и соли, имеющей с этим основанием общий катион (к примеру,

Буферные растворы играются огромную роль в жизнедеятельности. К числу исключительных параметров живых организмов относится их способность поддерживать постоянство рН биологических жидкостей, тканей и органов – кислотно-основной гомеостаз. Это постоянство обусловлено наличием нескольких буферных систем, входящих в состав этих тканей.

Классификация буферных систем.

Буферные системы могут быть четырех типов:

1. Слабая кислота и её соль от сильного основания.

Например: ацетатная буферная система (уксусная кислота + ацетат натрия),область действия в пределах рН 3, 8 – 5, 8; водород-карбонатная система (угольная кислота+ ее натриевая соль),область действия – рН 5, 4 – 7, 4.

2. Слабое основание и его соль от сильной кислоты

Например: аммиачная буферная система состоит из гидроксида аммония ()слабое основание и хлористого аммония (соль от сильной кислоты), область действия – рН 8, 2 – 10, 2.

3. Анионы кислой и средней соли либо двух кислых солей:

Например: карбонатная буферная система состоит из Na₂CO₃ и NaHCO₃, область её действия рН 9, 3 – 11, 3;. фосфатная буферная система состоит из Nа₂НРО₄ и NаН₂РО₄, область её действия в пределах рН 6, 2 – 8, 2.

Эти солевые буферные системы можно отнести к 1-му типу,так как одна из солей этих буферных систем выполняет функцию слабой кислоты. Так, в фосфатной буферной системе анион Н₂РО₄^- является слабой кислотой.

4. Ионы и молекулы амфолитов.

К ним относят аминокислотные и белковые буферные системы. Если аминокислоты либо белки находятся в изоэлектрическом состоянии (суммарный заряд молекулы равен нулю), то растворы этих соединений не являются буферными. Они начинают проявлять буферное действие, когда к ним добавляют некое количество кислоты либо щелочи. Тогда часть белка (аминокислоты) переходит из ИЭС в форму “белок-кислота” либо соответственно в форму “белок-основание”. При этом появляется смесь двух форм белка: (R – макромолекулярный остаток белка)