Вода – основа жизни на Земле. Она играет исключительно важную роль в биохимических процессах, являясь основной составной частью (от 58 до 97 %) всех клеток и тканей человека, животных, растений и простейших организмов. Вода – это среда, в которой протекают самые разнообразные биохимические процессы.
Вода обладает хорошей растворяющей способностью и вызывает электролитическую диссоциацию многих растворенных в ней веществ.
Вода является слабым электролитом и диссоциирует на катионы водорода и анионы гидроксила по уравнению:
Н2О Û Н+ + ОН-
Согласно закону действующих масс константа диссоциации воды будет равна:
К = 
Диссоциация воды очень мала (при 25°С она равна 1.8 10-9), поэтому знаменатель в приведенном уравнении можно считать практически постоянным, и соотношение можно записать следующем образом:
[Н+ ] × [ОН-] =К ×[Н2О] = Кw = 10 -14
где Кw – ионное произведение воды. Таким образом, произведение концентрации ионов водорода и ионов гидроксила в любом водном растворе есть величина постоянная, называемая ионным произведением воды
Так как компоненты рассматриваемой системы сопряжены, то увеличение концентрации одного иона неизбежно связано с уменьшением концентрации другого. При этом из водного раствора не могут совершенно исчезнуть ни водородные, ни гидроксильные ионы. И при любой их концентрации ионное произведение останется постоянным – 10-14.
Концентрация ионов водорода в растворах представляет важный физико-химический фактор, определение ее имеет большое значение при изучении самых разнообразных физических, химических и биологических процессов.
В природных растворах и биологических жидкостях, которые количественно характеризуются как разбавленные растворы (С £ 0,1 М), активность ионов водорода колеблется примерно в пределах 10-3 £ С £ 10-9М, т.е. она очень мала и для практической работы ее удобно выражать через отрицательный десятичный логарифм активности и обозначать рН:
рН = -lg аН+
Таким образом, водородным показателем – рН – называют величину, численно равную отрицательному десятичному логарифму активности (концентрации) ионов водорода. Логарифмируя ионное произведение воды, получаем:
рН + рОН = 14
В разбавленных водных растворах 0£ рН £14, 0£ рН £7 – в кислых растворах, рН = 7 – в нейтральных и 7 £ рН £14 – в щелочных растворах.
Уравнения для расчета рН в разбавленных растворах различных классов соединений приведены ниже:
Сильные кислоты: рН = - lg aH+.
Сильные основания: pH = 14 – pOH.
Слабые кислоты: pH = ½ (pKк – lgC).
Слабые основания: pH = 14 – 1/2pKо + ½ lgC.
Гидролитически кислые соли: pH = 7 –1/2pKосн – 1/2lgC.
Гидролитически щелочные соли: pH = 7 + 1/2pKкисл + 1/2lgC.
Буферные растворы: pH = pKa + lg[соль] – lg[кислота].
рH = pKa + lg[основание] - lg[соль].
