ما معنى pH والحمض والأساس وpKa؟ — الأحياء

تعريف 8.7 الأحياء الجامعية — السنة الأولى · الفصل 8 — الماء والجزيئات الحيوية الصغيرة

ينفصل الماء انفصالًا طفيفًا، $\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{OH^-}$ ، مع $[\mathrm{H^+}][\mathrm{OH^-}] = K_w = 10^{-14}\,\mathrm{mol}^{2}/\mathrm{L}^{2}$ عند $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ . وpH هو $-\log_{10}[\mathrm{H^+}]$ : أي 7 للماء النقي، وأدنى للحموض، وأعلى للأسس. والحمض $\mathrm{HA}$ يطلق بروتونًا، $\mathrm{HA} \rightleftharpoons \mathrm{H^+} + \mathrm{A^-}$ ، بثابت انفصال $K_a = [\mathrm{H^+}][\mathrm{A^-}]/[\mathrm{HA}]$ وp $K_a$ $= -\log_{10}K_a$ ؛ وأساسه المرافق $\mathrm{A^-}$ يقبل بروتونًا. والحمض القوي (HCl) منفصل انفصالًا تامًا؛ أما حموض الخلية (الحموض الكربوكسيلية، والفوسفات، والأمونيوم) فضعيفة، وp $K_a$ لها بين 2 و10.

أمثلة

مثال 8.6 (إذابة لولب مزدوج)

تمسك خصلتي DNA رابطتان أو ثلاث روابط هيدروجينية لكل زوج قواعد، مع تكديس (فان دير فالس) الأزواج المتجاورة؛ وزوج واحد كان لينفصل في الحال، لكن ألف زوج متتابع تمسك حتى تبلغ الحرارة نحو $90\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ، ثم تلتئم، بالتقابل نفسه بالضبط، حين تُخفض (الفصل 11). نوعية، وقوية بالعدد، وعكوسة.

مثال 8.11 (الدم)

يحمل الدم الشرياني $24\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ من البيكربونات و $\mathrm{CO_2}$ منحلًا عند $1.2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ (تضبطه الرئتان): $\mathrm{pH} = 6.1 + \log(24/1.2) = 6.1 + 1.30 = 7.4$ . وإضافة $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ من حمض تحول $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ من البيكربونات إلى $\mathrm{CO_2}$ ؛ فإن نفثت الرئتان ذلك $\mathrm{CO_2}$ وأبقتا القيمة المنحلة، صار pH يساوي $6.1 + \log(19/1.2) = 7.30$ ؛ أما في دورق مغلق فكان $\mathrm{CO_2}$ ليرتفع إلى $6.2\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ ويهبط pH إلى $6.1 + \log(19/6.2) = 6.59$ . فالرئتان هما الفارق.

اقرأ في الفصل ←

أمثلة

مصطلحات ذات صلة