Rozdział 6 · Chemia życia
Niektóre substancje, nazywane kwasami, podczas rozpuszczania w wodzie uwalniają jony wodorowe, czyli w praktyce protony. Inne substancje, nazywane zasadami, przyjmują protony w roztworze wodnym. Protony są bardzo reaktywne i mogą uszkadzać materię organiczną. Dlatego stężenie protonów w środowisku wodnym ma duże znaczenie dla organizmów i musi być ściśle regulowane.
W tej sekcji omówimy kwasy, zasady i skalę pH.
Gdy kwasy rozpuszczają się w wodzie, jonizują i uwalniają jony H⁺, czyli protony. Mocny kwas, taki jak kwas chlorowodorowy (HCl), dysocjuje całkowicie na jony H⁺ i Cl⁻. Słaby kwas, taki jak kwas octowy (CH₃COOH), nie dysocjuje całkowicie, ponieważ znaczna część cząsteczek pozostaje niezjonizowana. Im wyższe stężenie H⁺, tym większa kwasowość.
Kwasy są donorami H⁺, a zasady akceptorami H⁺. W roztworze silna zasada, taka jak wodorotlenek sodu (NaOH), całkowicie dysocjuje na jony Na⁺ i OH⁻. Powstałe jony OH⁻ łączą się z protonami, tworząc cząsteczki wody. Amoniak (NH₃) jest inną zasadą: przyjmuje protony, tworząc jon amonowy (NH₄⁺). Jest słabą zasadą, ponieważ tylko część cząsteczek amoniaku w roztworze przyjmuje protony. Im większa zdolność przyjmowania H⁺, tym silniejsza zasada.
Kwasowość lub zasadowość roztworu mierzy się za pomocą skali pH, która obejmuje wartości od 0 do 14. Największą kwasowość oznacza pH 0, a roztwory mniej kwaśne mają wyższe pH. Roztwór obojętny, na przykład czysta woda, ma pH 7. Wartości powyżej 7 wskazują na zasadowość, która jest największa przy pH 14. Ilustracja pokazuje przykłady roztworów i ich zakresy pH. Skala pH opiera się na stężeniu jonów H⁺ i jest logarytmiczna: przy pH 4 stężenie H⁺ jest 10 razy większe niż przy pH 5.
Ponieważ zmiany stężenia protonów mogą mieć duże skutki biochemiczne, organizmy używają buforów, aby utrzymywać stałe pH. Układy buforowe zwykle składają się ze słabego kwasu i odpowiadającej mu zasady sprzężonej. pH ludzkiej krwi (7,4) reguluje pokazany tutaj bufor wodorowęglanowy, złożony z kwasu węglowego i jego zasady sprzężonej, wodorowęglanu. Dodatkowe protony są wiązane dzięki przesunięciu równowagi w stronę kwasu węglowego oraz tworzenia dwutlenku węgla i wody, co zapobiega zmianie pH.
Sześć pytań do tego rozdziału — bez rejestracji, po prostu sprawdź swoją wiedzę.
To rozdział 6 bezpłatnego modułu. W aplikacji Codon One znajdziesz quizy po każdym rozdziale, fiszki, serie i 5 kolejnych modułów.
Pobierz wApp Store