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2.15: pH
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2.15: pH

2.15: pH

The potential for a solution to donate or accept hydrogen ions determines whether it is an acid or a base. Acidic solutions donate protons, whereas bases or alkaline solutions can accept protons. Pure water has equal numbers of hydrogen ions to give protons and hydroxide ions to receive them, making it a neutral solution.

pH is a measure of the acidity or basicity of a water-based solution, determined by the concentration of hydrogen ions. In one liter of pure water, there are 1x10-7 moles of hydrogen ions. However, the extensive range of hydrogen ion concentrations present in water-based solutions makes measuring pH in moles cumbersome. Thus, a pH scale was developed in which moles of hydrogen ions are converted using the negative of the base 10 logarithm. The pH of pure water, then, is 7, representing a neutral solution. Most solutions have a pH between 0 and 14, but some solutions, like carborane (with a pH of -18), exceed this. One liter of carborane has 1x1018 moles of hydrogen ions.

When free, unbound hydrogen ions accumulate, as with carborane, the solution is acidic, and the pH value falls below 7. Coffee, lemon juice, and gastric acid (digestive juices) are acidic solutions, with pHs around 4.5, 2.5, and 1.5, respectively.

Solutions with pH values above 7 have lower hydrogen ion concentrations and are alkaline. In these solutions, the hydrogen ions become bound to other components, like hydroxyl groups. This decreases the total number of free hydrogen ions and increases the pH value. Saltwater and soapy water are examples of alkaline solutions, with pHs of approximately 8 and 12, respectively.

Buffers prevent big changes in pH by absorbing or releasing hydrogen ions. Because most biological functions occur in near neutral pH conditions, approximately 7.35 to 7.45, buffers are critical. For example, blood becomes acidic with too much carbon dioxide. Bicarbonate acts as a buffer and brings the blood back to a homeostatic pH. Bicarbonate is also used to buffer chyme as it moves from the stomach to the small intestine. Without it, the acidity of the digested food would damage the lining of the intestine.

O potencial de uma solução de doar ou aceitar iões de hidrogénio determina se é um ácido ou uma base. Soluções ácidas doam protões, enquanto que bases ou soluções alcalinas podem aceitar protões. A água pura tem um número igual de iões de hidrogénio para dar protões e iões hidróxido para os receber, fazendo com que seja uma solução neutra.

O pH é uma medida da acidez ou alcalinidade de uma solução à base de água, determinada pela concentração de iões de hidrogénio. Em um litro de água pura, há 1x10-7 moles de iões de hidrogénio. No entanto, a extensa gama de concentrações de iões de hidrogénio presentes em soluções à base de água torna a medição do pH em moles complicada. Assim, foi desenvolvida uma escala de pH na qual moles de iões de hidrogénio são convertidas usando o negativo do logaritmo de base 10. O pH da água pura é, então, 7, representando uma solução neutra. A maioria das soluções tem um pH entre 0 e 14, mas algumas soluções, como carborano (com um pH de -18), excedem isso. Um litro de carborano tem 1x1018 moles de iões de hidrogénio.

Quando iões de hidrogénio livres e não ligados se acumulam, como acontece com o carborano, a solução é ácida, e o valor de pH fica abaixo de 7. Café, sumo de limão e ácido gástrico (sucos digestivos) são soluções ácidas, com pHs em torno de 4,5, 2,5 e 1,5, respectivamente.

Soluções com valores de pH acima de 7 têm concentrações de iões de hidrogénio mais baixas e são alcalinas. Nessas soluções, os iões de hidrogénio ligam-se a outros componentes, como grupos hidroxil. Isso diminui o número total de iões de hidrogénio livres e aumenta o valor do pH. Água salgada e água com sabão são exemplos de soluções alcalinas, com pHs de aproximadamente 8 e 12, respectivamente.

Os tampões evitam grandes mudanças no pH absorvendo ou libertando iões de hidrogénio. Como a maioria das funções biológicas ocorrem em condições de pH quase neutras, aproximadamente 7,35 a 7,45, os tampões são críticos. Por exemplo, o sangue torna-se ácido com muito dióxido de carbono. O bicarbonato atua como um tampão e traz o sangue de volta para um pH homeostático. O bicarbonato também é usado para tamponar quimo à medida que este se move do estômago para o intestino delgado. Sem ele, a acidez do alimento digerido danificaria o revestimento do intestino.

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