Редактирование: Кислоты, основания и ионы водорода (биохимия)

== Кислоты, основания и ионы водорода ==

'''Определение кислот и оснований по Брёнстеду—Лоури [Bronsted, Lowry]'''

'''Основание''' — это вещество, способное присоединять протон (ион водорода, Н<sup>+</sup>) с образованием кислоты. Примером сопряженного основания является лактат: он присоединяет протон с образованием молочной кислоты.

'''Кислота''' — это вещество, которое диссоциирует в воде, высвобождая протоны (ионы водорода, Н<sup>+</sup>). Пример кислоты — молочная кислота.

'''Сильная кислота (например, соляная кислота)''' - это кислота, которая полностью диссоциирует в воде, высвобождая протоны.

'''Слабая кислота (например, мочевая кислота)''' - это кислота, которая диссоциирует в воде не полностью. В приведенном примере мочевая кислота диссоциирует на урат и протон.

'''Некоторые числа и их логарифмы'''

<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Число</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Запись в виде 10 в степени «n»</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Логарифм по основанию 10</p></td></tr>
<tr><td>
<p>1000</p></td><td>
<p>10<sup>3</sup></p></td><td>
<p>3,0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>100</p></td><td>
<p>10<sup>2</sup></p></td><td>
<p>2,0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>10</p></td><td>
<p>10<sup>1</sup></p></td><td>
<p>1,0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>1</p></td><td>
<p>10<sup>0</sup></p></td><td>
<p>0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>0,1</p></td><td>
<p>10<sup>-1</sup></p></td><td>
<p>-1,0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>0,01</p></td><td>
<p>10<sup>-2</sup></p></td><td>
<p>-2,0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>0,0000001</p></td><td>
<p>10<sup>-7</sup></p></td><td>
<p>-7,0</p></td></tr>
</table>
<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Число</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Логарифм по основанию 10</p></td></tr>
<tr><td>
<p>1</p></td><td>
<p>0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>2</p></td><td>
<p>0,301</p></td></tr>
<tr><td>
<p>3</p></td><td>
<p>0,477</p></td></tr>
<tr><td>
<p>4</p></td><td>
<p>0,602</p></td></tr>
<tr><td>
<p>5</p></td><td>
<p>0,699</p></td></tr>
<tr><td>
<p>6</p></td><td>
<p>0,778</p></td></tr>
<tr><td>
<p>7</p></td><td>
<p>0,845</p></td></tr>
<tr><td>
<p>8</p></td><td>
<p>0,903</p></td></tr>
<tr><td>
<p>9</p></td><td>
<p>0,954</p></td></tr>
<tr><td>
<p>10</p></td><td>
<p>1,0</p></td></tr>
<tr><td>
<p>20</p></td><td>
<p>1,301</p></td></tr>
<tr><td>
<p>30</p></td><td>
<p>1,477</p></td></tr>
<tr><td>
<p>200</p></td><td>
<p>2,301</p></td></tr>
<tr><td>
<p>2000</p></td><td>
<p>3,301</p></td></tr>
</table>

'''Расшифровка единиц для обозначения концентрации веществ в растворе'''

<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Единица</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Принятое обозначение</p></td></tr>
<tr><td>
<p>1 моль на литр </p>
<p>0,001 моль на литр </p>
<p>0,000001 моль на литр </p>
<p>0,000 000 001 моль на литр</p></td><td>
<p>1 моль/литр — 1 моль/л </p>
<p>1 миллимоль/литр — 1 ммоль/л </p>
<p>1 микромоль/литр — 1 мкмоль/л </p>
<p>1 наномоль/литр — 1 нмоль/л</p></td></tr>
</table>

'''pH и эквивалентные значения концентрации протонов'''
<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Значение pH</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Эквивалентные значения концентрации протонов в других единицах</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 1</p></td><td>
<p>0,1 моль ионов водород на литр, или 10-<sup>1</sup> моль ионов водорода на литр, или&nbsp;10-<sup>1</sup> г иона водорода на литр</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 14</p></td><td>
<p>0,00000000000001 моль/л, или 10-<sup>14</sup> моль ионов водорода на литр, или&nbsp;10-<sup>14</sup> г ионов водорода на литр</p></td></tr>
</table>

== Определение pH ==

'''pH''' — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода.

pH=log<sub>10</sub>[H<sup>+</sup>]

Так, при рН=7,0 концентрация ионов водорода составляет 0,0000001 ммоль/л, или 10<sup>-7</sup> ммоль/л.

Десятичный логарифм 0,0000001 равен — 7,0.

Таким образом, отрицательный десятичный логарифм равен —(—7,0), т.е. +7,0. Отсюда рН=7,0.

'''Вспомним свойства логарифмов'''

10 000 х 100 000 = 1 000 000 000 = 10<sup>9</sup> или 10<sup>4</sup>х10<sup>5</sup> = 10<sup>9</sup> (при умножении чисел их показатели степени складываются) 

Log х/у = log x - log y

Log 1/х = - log х

'''Примеры значений pH, встречающихся в клинической практике'''
<table border="1" style="border-collapse:collapse;" cellpadding="3">
<tr><td colspan="2" bgcolor="e5e5e5">
<p>Величина pH артериальной крови при ацидозе</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Примеры</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 6,8</p></td><td>
<p>160 нмоль/л</p></td><td rowspan="6">
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 6,9</p></td><td>
<p>130 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,0</p></td><td>
<p>100 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,1</p></td><td>
<p>80 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,2</p></td><td>
<p>63 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,3</p></td><td>
<p>50 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td colspan="2" bgcolor="e5e5e5">
<p>Нормальные значения pH артериальной крови</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Примеры</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,35</p></td><td>
<p>45 нмоль/л</p></td><td rowspan="7">
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,36</p></td><td>
<p>44 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,38</p></td><td>
<p>42 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,40</p></td><td>
<p>40 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,42</p></td><td>
<p>38 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,44</p></td><td>
<p>36 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,45</p></td><td>
<p>35 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td colspan="2" bgcolor="e5e5e5">
<p>Величина pH артериальной крови при алкалозе</p></td><td bgcolor="e5e5e5">
<p>Примеры</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,5</p></td><td>
<p>32 нмоль/л</p></td><td rowspan="6">
<p></p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,6</p></td><td>
<p>26 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,7</p></td><td>
<p>20 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,8</p></td><td>
<p>16 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 7,9</p></td><td>
<p>13 нмоль/л</p></td></tr>
<tr><td>
<p>pH 8,0</p></td><td>
<p>10 нмоль/л</p></td></tr>
</table>

== Что означает pH? ==

'''pH''' — это водородный показатель раствора (Power of Hydrogen). Величина pH, по определению, равна отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода. У читателей может возникнуть вопрос, зачем вообще понадобилось вводить новое понятие, не проще ли выражать концентрацию ионов водорода в обычных единицах. Дело в том, что понятие pH было введено химиками. Оказалось, что при проведении химических опытов значительно удобнее выражать концентрацию ионов водорода через водородный показатель. В клинической практике мы измеряем pH артериальной крови, который варьирует незначительно — от 6,9 до 7,9, но химики имеют дело со всем спектром возможных значений pH, от 1 до 14. Если бы мы выражали концентрацию ионов водорода в обычных единицах (моль/л), вычисления оказались бы слишком громоздкими. Таким образом, использование pH значительно облегчает и сокращает расчеты. В таблице показаны нормальные значения pH крови и крайние значения, которые наблюдаются при патологических состояниях, сопровождающихся развитием ацидоза или алкалоза.

=== Шкала pH — не линейная! ===

Выражение «pH крови пациента изменился на 0,3 единицы» означает, что концентрация ионов водорода повысилась (или понизилась) вдвое.

Когда мы слышим, что «pH артериальной крови пациента повысился/понизился на 0,2», мы можем недооценить истинное изменение концентрации ионов водорода. Всегда нужно помнить: значение pH — это логарифм. Так, если pH артериальной крови снизился с 7,20 до 7,00, это означает, что концентрация ионов водорода изменилась на 37 нмоль/л, а падение значения pH с 7,00 до 6,80 соответствует повышению [Н<sup>+</sup>] на 60 нмоль/л.

Десятичный логарифм числа 2 равен 0,3 (2=10<sup>0,3</sup>). Поэтому если pH падает на 0,3 единицы, например, с 7,40 до 7,10, это значит, что концентрация ионов Н<sup>+</sup> повысилась вдвое (с 40 до 80 нмоль/л). Соответственно повышение pH с 7,40 до 7,70 отражает понижение концентрации ионов Н<sup>+</sup> с 40 до 20 нмоль/л.