Какая реакция среды жидкости с ph 0. Кислотность среды. Понятие о pH раствора. Значения pH в растворах различной кислотности
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 (pH-фактор) - это мера активности ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность . Когда pH не на оптимальном уровне, растения начинают терять способность поглощать некоторые из необходимых для здорового роста элементы. Для всех растений есть специфический уровень pH который позволяет достичь максимальных результатов при выращивании. Большинство растений предпочитают слабокислую среду роста (между 5.5-6.5).
Водородный показатель в формулах
В очень разбавленных растворах водородный показатель эквивалентен концентрации ионов водорода. Равен по модулю и противоположен по знаку десятичному логарифму активности водородных ионов, выраженной в молях на один литр:
pH = -lg
При стандартних условиях значение pH лежит в приделах от 0 до 14. В чистой воде, при нейтральном pH, концентрация H + равна концентрации OH - и составляет 1·10 -7 моль на литр. Максимально возможное значение pH определяется как сумма pH и pOH и равна 14.
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.
Важно понимать! Шкала pH логарифмическая, что означает, что каждая единица изменения равняется десятикратному изменению концентрации ионов водорода. Другими словами, раствор с pH 6 в десять раз более кислый, чем раствор с pH 7, и раствор с pH 5 будет в десять раз более кислый, чем раствор с pH 6 и в сто раз более кислый, чем раствор с pH 7. Это означает, что когда вы регулируете pH вашего питательного раствора, и вам необходимо изменить pH на два пункта (например с 7.5 до 5.5) вы должны использовать в десять раз больше корректора pH, чем если бы изменяли pH только на один пункт (с 7.5 до 6.5).
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.
Кислотно-основные индикаторы
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.
Универсальный индикатор
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 кислотной области в основную.
Растворами таких смесей - «универсальных индикаторов» обычно пропитывают полоски «индикаторной бумаги», с помощью которых можно быстро (с точностью до единиц рН, или даже десятых долей рН) определить кислотность исследуемых водных растворов. Для более точного определения полученный при нанесении капли раствора цвет индикаторной бумаги немедленно сравнивают с эталонной цветовой шкалой, вид которой представлен на изображениях.
Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.
Учитывая тот факт, что оптимальные значения pH для питательных растворов в гидропонике имеют весьма узкий интервал (обычно от 5.5 до 6.5) использую и другие комбинации индикаторов. Так, например, наш имеет рабочий диапазон и шкалу от 4.0 до 8.0, что делает такой тест более точным в сравнении с универсальной индикаторной бумагой.
pH-метр
Использование специального прибора - pH-метра - позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью универсальных индикаторов. 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
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 реакция. 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
Значение pH может меняться в широком диапазоне при изменение температуры. Так, 0,001 молярный раствор NaOH при 20°C имеет pH=11,73, а при 30°C pH=10,83. Влияние температуры на значения pH объясняется различной диссоциацией ионов водорода (H +) и не является ошибкой эксперимента. Температурный эффект невозможно компенсировать за счет электроники pH-метра.
Регулирование pH питательного раствора
Подкисление питательного раствора
Питательный раствор обычно приходится подкислять. Поглощение ионов растениями вызывает постепенное подщелачивание раствора. Любой раствор, имеющий pH 7 или выше, чаще всего приходится доводить до оптимального pH. Для подкисления питательного раствора можно использовать различные кислоты. Чаще всего применяют серную или фосфорную кислоты. Более верным решением для гидропонных растворов являются буферные добавки, такие как и . Данные средства не только доводят значения pH до оптимального, но и стабилизируют значения на длительный период.
При регулировании pH как кислотами, так и щелочами нужно надевать резиновые перчатки, чтобы не вызвать ожогов кожи. Опытный химик умело обращается с концентрированной серной кислотой, он по каплям добавляет кислоту к воде. Но начинающим гидропонистам, пожалуй, лучше обратиться к опытному химику и попросить его приготовить 25%-ный раствор серной кислоты. Во время добавления кислоты раствор перемешивают и определяют его pH. Узнав примерное количество серной кислоты, в дальнейшем ее можно добавлять из мерного цилиндра.
Серную кислоту нужно прибавлять небольшими порциями, чтобы не слишком сильно подкислить раствор, который тогда придется опять подщелачивать. У неопытного работника подкисление и подщелачивание могут продолжаться до бесконечности. Помимо напрасной траты времени и реактивов, такое регулирование выводит из равновесия питательный раствор вследствие накопления ненужных растениям ионов.
Подщелачивание питательного раствора
Слишком кислые растворы подщелачивают едким натрием (гидроксид натрия). Как следует из его названия - это едкое вещество, поэтому нужно пользоваться резиновыми перчатками. Рекомендуется приобретать едкий натрий в виде пилюль. В магазинах бытовой химии едкий натрий можно приобрести как средство для очистки труб, например "Крот". Растворяют одну пилюлю в 0,5 л воды и постепенно приливают щелочной раствор к питательному раствору при постоянном помешивании, часто проверяя его pH. Никакими математическими расчетами не удается вычислить, сколько кислоты или щелочи нужно добавить в том или ином случае.
Если в одном поддоне хотят выращивать несколько культур, нужно подбирать их так, чтобы совпадал не только их оптимальный pH, но и потребности в других факторах роста. Например, желтым нарциссам и хризантемам нужен pH 6,8, но различный режим влажности, поэтому их невозможно выращивать на одном и том же поддоне. Если давать нарциссам столько же влаги, сколько хризантемам , луковицы нарциссов загниют. В опытах ревень достигал максимального развития при pH 6,5, но мог расти даже при pH 3,5. Овес, предпочитающий pH около 6, дает хорошие урожаи и при pH 4, если сильно увеличить дозу азота в питательном растворе. Картофель растет при довольно широком интервале pH, но лучше всего он развивается при pH 5,5. Ниже этого pH также получают высокие урожаи клубней, но они приобретают кислый вкус. Чтобы получать максимальные урожаи высокого качества, нужно точно регулировать pH питательных растворов.
Показатель pH и его влияние на качество питьевой воды.
Что такое pH?
pH («potentia hydrogeni» - сила водорода, или «pondus hydrogenii» - вес водорода) - это единица измерения активности ионов водорода в любом веществе, количественно выражающая его кислотность.
Данный термин появился в начале ХХ века в Дании. Показатель pH ввел датский химик Сорен Петр Лауриц Соренсен (1868-1939), хотя утверждения о некой «силе воды» встречаются и у его предшественников.
Активность водорода определяется как отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов, выраженной в молях на литр:
pH = -log
Для простоты и удобства при вычислениях был введен показатель pH. рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды. Принято измерять уровень pH по 14-цифровой шкале.
Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН больше 7) по сравнению с ионами гидроксида [ОН-], то вода будет иметь щелочную реакцию , а при повышенном содержании ионов Н+ (рН меньше 7) — кислую реакцию . В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга.
кислая среда: >
нейтральная среда: =
щелочная среда: >
Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. В нейтральной воде показатель рН равен 7.
При растворении в воде различных химических веществ этот баланс изменяется, что приводит к изменению значения рН. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении щелочи - наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает.
рН показатель отражает степень кислотности или щелочности среды, в то время как «кислотность» и «щелочность» характеризуют количественное содержание в воде веществ, способных нейтрализовывать соответственно щелочи и кислоты. В качестве аналогии можно привести пример с температурой, которая характеризует степень нагрева вещества, но не количество тепла. Опустив руку в воду, мы можем сказать какая вода — прохладная или теплая, но при этом не сможем определить сколько в ней тепла (т.е. условно говоря, как долго эта вода будет остывать).
pH считается одним из важнейших показателей качества питьевой воды. Он показывает кислотно-щелочное равновесие и влияет на то, как будут протекать химические и биологические процессы. В зависимости от величины pH может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д. От кислотно-щелочного равновесия среды нашего организма напрямую зависит наше самочувствие, настроение и здоровье.
Современный человек живет в загрязненной окружающей среде. Многие приобретают и употребляют пищу, изготовленную из полуфабрикатов. Кроме этого практически каждый человек ежедневно подвергается стрессовому воздействию. Все это оказывает влияние на кислотно-щелочное равновесие среды организма, смещая его в сторону кислот. Чай, кофе, пиво, газированные напитки снижают показатель pH в организме.
Считается, что кислая среда является одной из основных причин разрушения клеток и повреждения тканей, развития заболеваний и процессов старения, росту болезнетворных организмов. В кислой среде до клеток не доходит строительный материал, разрушается мембрана.
Внешне о состоянии кислотно-щелочного равновесия крови человека можно судить по цвету его конъюнктивы в уголках глаз. При оптимальном кислотно-щелочном балансе цвет конъюнктивы ярко-розовый, если же у человека повышается щелочность крови, конъюнктива приобретает темно-розовый окрас, а при повышении кислотности окрас конъюнктивы становится бледно-розовым. При чем цвет конъюнктивы изменяется уже через 80 секунд после употребления веществ, влияющих на кислотно-щелочное равновесие.
Организм регулирует рН внутренних жидкостей, поддерживая значения на определенном уровне. Кислотно-щелочной баланс организма — это определенное соотношение кислот и щелочей, способствующее его нормальному функционированию. Кислотно-щелочной баланс зависит от сохранения относительно постоянных пропорций между межклеточными и внутриклеточными водами в тканях организма. Если кислотно-щелочное равновесие жидкостей в организме не будет поддерживаться постоянно, нормальное функционирование и сохранение жизни окажутся невозможными. Поэтому важно контролировать то, что вы потребляете.
Кислотно-щелочной баланс – это наш индикатор здоровья. Чем мы «кислее», тем скорее стареем и больше болеем. Для нормальной работы всех внутренних органов уровень рН в организме должен быть щелочным, в интервале от 7 до 9.
pH внутри нашего тела не всегда одинаков - некоторые его части более щелочные, а некоторые кислотные. Организм регулирует и поддерживает гомеостаз уровня pH лишь в отдельных случаях, например pH крови. На уровень pH почек и других органов, кислотно-щелочное равновесие которых не регулируются организмом, влияют пища и напитки, которые мы употребляем.
pH крови
Уровень pH крови поддерживается организмом в диапазоне 7.35-7.45. Нормальным показателем pH крови человека считается 7,4-7,45. Даже незначительное отклонение этого показателя влияет на способность крови переносить кислород. Если pH крови повышается до 7,5, она переносит на 75% кислорода больше. При снижении показателя pH крови до 7,3 человеку уже сложно подняться с постели. При 7,29 он может впасть в кому, если показатель pH крови снизится ниже 7,1 — человек умирает.
Уровень pH крови должен поддерживаться в здоровом диапазоне, поэтому организм использует органы и ткани для поддержания его постоянства. Вследствие этого, уровень pH крови не меняется из-за употребления щелочной или кислотной воды, но ткани и органы тела, используемые для регулировки pH крови, меняют свой pH.
pH почек
На параметр pH почек оказывает влияние вода, пища, метаболические процессы в организме. Кислотная еда (например мясные продукты, молочные продукты и др.) и напитки (сладкие газированные напитки, алкогольные напитки, кофе и пр.) приводят к низкому уровню pH в почках, потому что организм выводит излишнюю кислотность через мочу. Чем ниже уровень pH мочи, тем тяжелее приходится работать почкам. Поэтому кислотная нагрузка, приходящаяся от такой еды и напитков на почки, называется потенциальной кислотно-почечной нагрузкой.
Употребление щелочной воды приносит почкам пользу - происходит повышение уровня pH мочи, снижается кислотная нагрузка на организм. Увеличение pH мочи повышает pH организма в целом и избавляет почки от кислотных токсинов.
pH желудка
В пустом желудке содержится не больше чайной ложки желудочной кислоты, выработанной в последний прием пищи. Желудок производит кислоту по мере необходимости при употреблении пищи. Желудок не выделяет кислоту, когда человек пьет воду.
Очень полезно - пить воду на пустой желудок. Показатель pH увеличивается при этом до уровня 5-6. Увеличенный pH будет иметь мягкий антацидный эффект и приведет к увеличению количества полезных пробиотиков (благотворных бактерий). Увеличение pH желудка повышает pH организма, что ведет к здоровому пищеварению и освобождает от симптомов расстройства желудка.
pH подкожного жира
Жировые ткани организма имеют кислотный pH, поскольку в них откладываются излишние кислоты. Организму приходится хранить кислоту в жировых тканях, когда она не может быть выведена или нейтрализована иными способами. Поэтому смещение pH организма в кислую сторону - это один из факторов лишнего веса.
Позитивное влияние щелочной воды на массу тела состоит в том, что щелочная вода помогает выводить из тканей излишнюю кислоту, поскольку помогает почкам работать более рационально. Это помогает контролировать вес, поскольку многократно снижается количество кислоты, которое тело должно «хранить». Щелочная вода также улучшает результаты здоровой диеты и упражнений, помогая организму справиться с излишней кислотностью, выделяемой жировыми тканями в процессе потери веса.
Кости
У костей щелочной pH, так как они в основном состоят из кальция. Их pH постоянен, но если кровь нуждается в регулировке pH, кальций забирается из костей.
Польза, приносимая щелочной водой костям, состоит в их защите, путем снижения количества кислоты, с которым организму приходится бороться. Исследования показали, что употребление щелочной воды снижает рассасывание костей - остеопороз.
pH печени
У печени слабощелочной pH, на уровень которого влияет и пища, и напитки. Сахар и алкоголь должны быть расщеплены в печени, а это приводит к излишкам кислоты.
Польза, приносимая щелочной водой печени, состоит в наличии в такой воде антиоксидантов; установлено, что щелочная вода усиливает работу двух антиоксидантов, находящихся в печени, способствующих более эффективному очищению крови.
pH организма и щелочная вода
Щелочная вода позволяет частям тела, сохраняющим pH крови, работать с большей производительностью. Повышение уровня pH в частях тела, отвечающих за поддержание pH крови, поможет этим органам оставаться здоровыми и работать оперативно.
Между приемами пищи Вы можете помочь Вашему организму нормализовать показатель pH, употребляя щелочную воду. Даже небольшое увеличение pH может оказать огромное влияние на состояние здоровья.
По данным исследований японских ученых, показатель pH питьевой воды, находящийся в диапазоне 7-8, повышает продолжительность жизни населения на 20-30%.
В зависимости от уровня рН воды можно условно разделить на несколько групп:
Сильнокислые воды < 3
кислые воды 3 — 5
слабокислые воды 5 — 6.5
нейтральные воды 6.5 — 7.5
слабощелочные воды 7.5 — 8.5
щелочные воды 8.5 — 9.5
сильнощелочные воды > 9.5
Обычно уровень рН питьевой водопроводной воды находится в пределах, при которых он непосредственно не влияет на потребительские качества воды. В речных водах pH обычно находится в пределах 6.5-8.5, в атмосферных осадках 4.6-6.1, в болотах 5.5-6.0, в морских водах 7.9-8.3.
ВОЗ не предлагает какой-либо рекомендуемой по медицинским показателям величины для рН. Известно, что при низком рН вода обладает высокой коррозионной активностью, а при высоких уровнях (рН>11) вода приобретает характерную мылкость, неприятный запах, способна вызывать раздражение глаз и кожи. Именно поэтому для питьевой и хозяйственно-бытовой воды оптимальным считается уровень рН в диапазоне от 6 до 9.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Интересно знать: Немецкий биохимик ОТТО ВАРБУРГ, удостоенный в 1931 Нобелевской премии по физиологии и медицине доказал, что недостаток кислорода (кислая среда pH<7.0) в тканях приводит к изменению нормальных клеток в злокачественные.
Ученый обнаружил, что раковые клетки теряют способность к развитию в среде, насыщенной свободным кислородом с показателем pH=7,5 и выше! Это означает, что когда жидкости в организме становятся кислыми, стимулируется развитие рака.
Его последователи в 60-х годах прошлого столетия доказали, что любая патогенная флора теряет способность размножаться при pH=7,5 и выше, и наша иммунная система легко справляется с любыми агрессорами!
Для сохранения и поддержания здоровья нам необходима правильная щелочная вода (рН=7.5 и выше). Это позволит лучше сохранять кислотно-щелочное равновесие жидкостей организма, так как основные жизненные среды имеют слабощелочную реакцию.
Уже при нейтральной биологической среде организм может обладать удивительной способностью к самоисцелению.
Не знаете где можно взять правильную воду ? Я подскажу!
Обратите внимание:
Нажатие на кнопку «Узнать » не ведет к каким-либо финансовым тратам и обязательствам.
Вы лишь получите информацию о доступности правильной воды в Вашем регионе ,
а так же получите уникальную возможность бесплатно стать членом клуба здоровых людей
и получить скидку 20% на все предложения + накопительный бонус.
Вступи в международный клуб здоровья Coral Club , получи БЕСПЛАТНО дисконтную карту, возможность участия в акциях, накопительный бонус и другие привилегии!
Водоро́дный показа́тель, pH (произносится «пэ аш», английское произношение англ. pH - piː"eɪtʃ, «пи эйч») - мера активности (в очень разбавленных растворах она эквивалентна концентрации) ионов водорода в растворе, и количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на один литр: История Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni - сила водорода, или pondus hydrogeni - вес водорода. Вообще в химии сочетанием pX принято обозначать величину, равную −lg X, а буква H в данном случае обозначает концентрацию ионов водорода (H +), или, точнее, термодинамическую активность гидроксоний-ионов. 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 25 °C , 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.
|
- 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