В водных растворах любой слабой кислоты различают общую, активную и потенциальную (резервную) кислотность.
Общая кислотность всегда соответствует содержанию всех кислот в растворе, обозначается Собщ., выражается в моль-ион/л.
Активная кислотность количественно определяется концентрацией свободных гидратированных ионов водорода, выражается в моль-экв/л или единицах рН. Например, если СН+=10-7 моль-экв/л, то рН=-lg СН+=- lg 1·10-7=7
Потенциальная кислотность раствора определяется количеством ионов водорода, содержащихся в недиссоциированных молекулах, но которые смогут еще диссоциировать.
Например, Собщ (СН3СООН)=0,1N, диссоциирует только 0,01 N кислоты, то Сакт=0,01N, рН=-lg 10-2=2
Спотенц=Собщ-Сакт=0,1N-0,01N=0,09N
Для сильных кислот в разбавленных растворах общая концентрация кислоты и концентрация ионов водорода равны, т.к. сильные электролиты в растворе диссоциируют практически полностью.
Собщ=Сакт
Для слабых кислот или оснований величину СН+(СОН-) и рН (рОН) можно рассчитать, зная степень диссоциации (отношение числа молекул, распавшихся на ионы, к общему числу молекул) или константу диссоциации данной кислоты:
Сакт=α· Собщ
Где α- степень диссоциации в долях единицы, при α<1 имеем
СН+= (Кд· Собщ )1/2
- lg СН+=- lgКд· Собщ рН= рК- lgСобщ
2 2
Соответственно, для слабых оснований
СОН- =α· Собщ, рН= рК- lgСобщ рН=14- рК- lgСобщ
2 2
Интервалы значений рН для различных жидкостей человеческого организма в норме и патологии. Одним из удивительных свойств живых организмов является кислотно-основной гомеостаз – постоянство рН биологических жидкостей, тканей и органов. В табл.1 представлены значения рН некоторых биологических объектов. Из данных табл. видно, что рН различных жидкостей в организме изменяется в широких пределах в зависимости от места нахождения. Например, рН сыворотки крови 7.4, тогда как рН желудочного сока – выделяемого клетками слизистой желудка, составляет около единицы. Значения рН крови, спинно - мозговой жидкости, слезной жидкости, желудочного сока, слюны практически постоянны. Это постоянство поддерживается их буферными системами.
Смещение значения рН крови в кислую область от нормальной величины рН 7.4 называется ацидозом, а в щелочную область – алкалозом.
При некоторых заболеваниях в организме образуются кислоты, которые удаляются очень медленно. Эти кислоты вытесняют СО2 из присутствующего в крови иона НСО3-. Диоксид углерода выводится через легкие. При этом концентрация НСО3- в крови уменьшается, но изменения рН практически не происходит, так как образующиеся кислоты нейтрализуются, а диоксид углерода удаляется.
Пока концентрация НСО3- в крови достаточна, образование кислот не приводит к существенному изменению рН. Имеет место компенсированный ацидоз (наблюдается, например, при диабете). Но когда концентрация НСО3- сильно понизится, ацидоз уже не компенсирован, и в этом случае сдвиг рН крови в кислую сторону возрастает со временем. Если рН крови станет ниже 7.0, появляются тяжелые симптомы.
Подобный по масштабу ацидозу сдвиг в щелочную область – алкалоз – образование в организме большого количества щелочи - встречается редко.
Таблица 1. Значения рН различных биологических жидкостей и тканей организма.
| Биожидкость | рН (в норме) |
| Сыворотка крови | 7,4±0,05 |
| Слюна | 6,35-6,85 |
| Чистый желудочный сок | 0,9-1,1 |
| Моча | 4,8-7,5 |
| Спинно-мозговая жидкость | 7,4±0,05 |
| Сок поджелудочной железы | 7,5-8,0 |
| Содержимое тонкого кишечника | 7,0-8,0 |
| Желчь в протоках | 7,4-8,5 |
| Желчь в пузыре | 5,4-6,9 |
| Молоко | 6,6-6,9 |
| Слезная жидкость | 7,4±0,1 |
| Кожа (внутриклеточная жидкость, различные слои) | 6,2-7,5 |
Большое значение имеет клиническое исследование на кислотность желудочного сока, что позволяет диагностировать различные заболевания на ранних стадиях. Общую кислотность желудочного сока определяют кондуктометрическим титрованием (изменение электропроводности), потенциометрией (изменение рН среды) и методом кислотно-основного титрования.
1.7. Гетерогеннные равновесия в системе «раствор-осадок».
К обменным реакциям, протекающим в растворе электролитов, относятся реакции осаждения и растворения. Реакции осаждения - это реакции, идущие с выпадением осадков. В этих реакциях устанавливается равновесие между кристаллами малорастворимого в воде сильного электролита и его ионами в растворе. Система, состоящая из насыщенного раствора и осадка, называется гетерогенной (неоднородной) системой.
В насыщенном растворе малорастворимого в воде сильного электролита устанавливается равновесие между кристаллами твердого вещества (осадком) и его ионами, находящимися в растворе. Например,
AgCl(тв) Ag++Cl-
В этом случае идут два противоположных процесса. Ионы серебра и хлорид-ионы, из которых построены кристаллы хлорида серебра, диполями воды отрывают от поверхности осадка и переходят в раствор в виде гидратированных ионов, которые сталкиваются с поверхностью осадка и осаждаются на нем.
В соответствии с законом действующих масс константа равновесия имеет вид
К= [Ag][Cl-]
[AgCl]тв
Выражение, отражающее приведенное равновесие, имеет вид
[Ag][Cl-]=ПРAgCl,
где [Ag+] и [Cl-] равновесные концентрации соответствующих ионов в насыщенном растворе, моль/л; ПРAgCl - произведение растворимости хлорида серебра.
Таким образом, произведение растворимости – произведение молярных концентраций катионов и анионов малорастворимого сильного электролита в насыщенном растворе при данной температуре. Величина ПР для каждого малорастворимого соединения постоянна при постоянной температуре и не зависит от концентрации ионов.
В насыщенном растворе малорастворимого соединения произведение концентраций ионов в растворе равно произведению растворимости.
Для этого же соединения, если произведение концентраций его ионов в растворе меньше произведения растворимости, раствор не насыщен. Осадок при этом не образуется. Если произведение концентраций ионов в растворе будет больше произведения растворимости, из раствора будет выпадать осадок.
