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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 para doar ou aceitar íons de hidrogênio determina se é um ácido ou uma base. Soluções ácidas doam prótons, enquanto bases ou soluções alcalinas podem aceitar prótons. A água pura tem um número igual de íons de hidrogênio para dar prótons e íons hidróxidos para recebê-los, tornando-se uma solução neutra.

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

Quando íons de hidrogênio livres e desvinculados se acumulam, como acontece com a carborana, a solução é ácida, e o valor do pH fica abaixo de 7. Café, suco 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 íons de hidrogênio mais baixas e são alcalinas. Nessas soluções, os íons de hidrogênio tornam-se ligados a outros componentes, como grupos hidroxis. Isso diminui o número total de íons de hidrogênio 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 buffers evitam grandes mudanças no pH absorvendo ou liberando íons de hidrogênio. Como a maioria das funções biológicas ocorrem em condições de pH quase neutras, aproximadamente 7,35 a 7,45, os buffers são críticos. Por exemplo, o sangue se torna ácido com muito dióxido de carbono. O bicarbonato age como um tampão e traz o sangue de volta para um pH homeostático. O bicarbonato também é usado para tampão de chyme à medida que se move do estômago para o intestino delgado. Sem ele, a acidez do alimento digerido danificaria o revestimento do intestino.

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