2.10: الأسّ الهيدروجيني
إن قدرة المحلول على التبرع بأيونات الهيدروجين أو قبولها ، تحدد ما إذا كان حمضاً أو قاعدة. تتبرع المحاليل الحمضية بالبروتونات ، في حين أن القواعد أو المحاليل القلوية يمكن أن تقبل البروتونات. الماء النقي لديه أعداد متساوية من أيونات الهيدروجين لإعطاء البروتونات و أيونات الهيدروكسيد لاستقبالهم ، مما يجعله محلولاً محايداً.
الرقم الهيدروجيني(الأس الهيدروجيني) هو مقياس لحموضة أو قاعدية أي محلول مائي ، حيث يحدده تركيز أيونات الهيدروجين. في لتر واحد من الماء النقي ، هناك 1x10-7 مول من أيونات الهيدروجين. و مع ذلك ، فإن النطاق الواسع من تركيزات أيونات الهيدروجين الموجودة في المحاليل المائية يجعل قياس الرقم الهيدروجيني في المولات مرهقاً. و هكذا ، تم تطوير مقياس الرقم الهيدروجيني التي يتم فيها تحويل مولات أيونات الهيدروجين باستخدام سالب لوغاريتم القاعدة ١٠. إذن ، فإن الرقم الهيدروجيني للماء النقية هو ٧ ، وهو يمثل محلولاً محايداً. تحتوي معظم المحاليل على أس هيدروجيني بين صفر و ١٤ ، و لكن بعض المحاليل ، مثل الكاربوران (برقم هيدروجيني ١٨) ، تتجاوز هذا. لتر واحد من الكاربوران لديه 1x1018 مول من أيونات الهيدروجين.
عندما تتراكم أيونات الهيدروجين الغير مرتبط ، كما هو الحال مع الكاربوران ، يكون المحلول حمضياً ، و تنخفض قيمة الأس الهيدروجيني إلى أقل من ٧. القهوة و عصير الليمون وحمض المعدة (العصائر الهضمية) هي محاليل حمضية ، مع الأسس الهيدروجينية حوالي ٤,٥ ، ٢,٥ ، و ١,٥ ، على التوالي.
المحاليل ذات الأس الهيدروجيني فوق ٧ لها تركيزات أقل من أيون الهيدروجين و تكون قلوية. في هذه المحاليل ، ترتبط أيونات الهيدروجين بمكونات أخرى ، مثل مجموعات الهيدروكسيل. هذا يقلل من العدد الإجمالي لأيونات الهيدروجين الحرة ويزيد من قيمة الرقم الهيدروجيني. تعتبر الماء المالحة والماء الصابونية أمثلة على المحاليل القلوية ، مع الأس الهيدروجيني حوالي ٨ و ١٢ على التوالي.
تمنع المحاليل المنظمة حدوث تغييرات كبيرة في درجة الحموضة عن طريق امتصاص أو إطلاق أيونات الهيدروجين. لأن معظم الوظائف البيولوجية تحدث في ظروف قريبة من درجة الحموضة المحايدة ، ما يقرب من ٧,٣٥ إلى ٧,٤٥ ، فإن المحاليل المنظمة تكون ضرورية. على سبيل المثال ، يصبح الدم حامضياً مع وجود الكثير من ثاني أكسيد الكربون. تعمل البيكربونات كمنظم و تعيد الدم إلى درجة الحموضة المتعادلة. تُستخدم البيكربونات أيضاً في معادلة الكيموس أثناء انتقاله من المعدة إلى الأمعاء الدقيقة. فبدونها ، ستكون حموضة الطعام المهضوم ضارة ببطانة الأمعاء.
