Биология клетки/Часть 1. Клетка как она есть/2/8

← Предыдущая глава	Глава 2.8	Следующая глава →
Водородный показатель (рН) среды показывает концентрацию в ней протонов

---

Водоро́дный показа́тель', pH (произносится «пэ аш»), — это мера активности (в случае разбавленных растворов отражает концентрацию) ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность. рН вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр:

${\mbox{pH}}=-\lg \left[{\mbox{H}}^{+}\right]\!$

В чистой воде при 25 °C молярные концентрации ионов водорода ([H⁺]) и гидроксид-ионов ([OH^-]) одинаковы и составляют 10⁻⁷ моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды, которое равно [H⁺] · [OH^-] 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 [H⁺] > [OH^-] говорят, что раствор является кислым, а при [OH^-] > [H⁺] — 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.

${\mbox{pH}}=-\lg \left[{\mbox{H}}^{+}\right]\!$

Итак, рН — показатель концентрации ионов водорода (протонов) в растворе. При рН = 7 среда считается нейтральной. При этом концентрация протонов равна 10⁻⁷ моль/л. Если рН < 7, то среда кислая. Например, рН желудочного сока — примерно 1,5-2. При рН = 2 концентрация ионов водорода — 10 ⁻² моль/л, то есть в 10.000 раз больше, чем при рН = 7. Кислотность кишечного сока — около 8-8,5. При рН = 8 концентрация протонов — 10⁻⁸ моль/л. Итак, концентрация ионов водорода в желудке и кишечнике отличается в 100.000 раз.

Водородный показатель pH широко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных биологических сред.

Вопрос 1. А какова концентрация протонов при рН 8,5? при рН 8,7? Как её вычислить?

Вопрос 2. Объем клетки бактерии — около 2 мкм³, рН цитоплазмы — 7. Сколько протонов содержится в этой клетке?