Определения и терминология

Химия кислот и оснований Концентрация ионов водорода и рН

В любом водном растворе молекулы воды обрати­мо диссоциируют на ионы водорода и гидроксид-ные ионы:

H₂O ~ H⁺ + ОН'.

Кинетику этого процесса можно описать с помо­щью константы диссоциации K_w:

K_w= [H⁺] х [OhT] = I (Г¹⁴.

Концентрацию воды в знаменателе этого уравне­ния опускают, поскольку она не имеет существен­ного значения и уже включена в константу. Следо­вательно, если [H⁺] или [ОН~] известна, можно легко рассчитать концентрацию другого иона.

Пример: если [H⁺] = КГ⁸ нмоль/л, тогда [ОН ] = KT¹VlO'⁸= 10~⁶ нмоль/л.

В норме [H⁺] артериальной крови составляет 40 нмоль/л (40 X КГ⁹ моль/л). Проводить расчеты с числами такого порядка крайне неудобно, поэто­му концентрацию ионов водорода принято выра­жать через рН. рН раствора — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водоро­да (рис. 30-1). Следовательно, в норме рН артери­альной крови составляет -log (40 X 10~⁹) = 7,40. Концентрация ионов водорода от 16 до 160 нмоль/л (рН 6,8-7,8) совместима с жизнью.

Как и большинство других констант диссоциа­ции, K_w зависит от температуры. Если температу­ра составляет 25 ⁰C, то точка электронейтральнос­ти для воды достигается при рН 7,0, если 37 ⁰C — то при рН 6,8. Изменения рН в зависимости от темпе­ратуры имеют важное значение при гипотермии (гл.21).

Рис. 30-1. Взаимосвязь между рР1 и [H⁺]. В интервале значений рН от 7,1 до 7,5 зависимость между рН и [H⁺] принимает почти линейный характер. (Из: Narins R. G., Emmett M. Simple and Mixed Acid-base Disorders: A Practical Approach. Medicine, 1980; 59: 161.)