Уровень активности ионов водорода в воде является одним из важнейших факторов, влияющих на оценку качества жидкости. Именно от данного критерия зависит уровень кислотно-щелочного баланса и направленность биохимических реакций, которые будут происходить в организме после употребления этой жидкости. В данной статье мы подробнее остановимся на вопросе, что такое pН воды, каким образом его определяют, а также же как повысить или понизить pН воды.

Из этой статьи вы узнаете:

Что такое pН воды

Какова норма pН воды

Чем грозит низкий уровень pH воды

Как измерить pН воды

Что такое pН воды

Показатель pH является единицей активности иона водорода, которая равна обратному логарифму активности водородных ионов. Так, например, вода, pH которой составляет 7, обладает 10–7 моль на один литр ионов водорода. Следовательно, жидкость с pH равном 6 – 10–6 моль на один литр. Шкала показателей pH при этом варьирует в диапазоне от 0 до 14. Если pH воды менее 7, то она является кислой, а если более 7 – тогда щелочной. Норма pH для поверхностных водных систем составляет 6,5–8,5, для подземных – 6–8,5.

Показатель pH воды равняется 7 при 25 °С, но при взаимодействии с диоксидом углерода в атмосфере данное значение будет составлять 5,2. Уровень pH тесно связан с атмосферным газом и температурой, поэтому воду следует проверить в самые короткие сроки. pH воды не сможет дать полной характеристики и повода для ограничения подачи воды.

Когда в воде растворяются различные химические вещества, то данный баланс подлежит изменению, что, в свою очередь, провоцирует изменение показателя pH. Если в воду добавить кислоту, концентрация ионов водорода возрастает, и концентрация гидроксид-ионов, в свою очередь, понижается. Если в жидкость добавить щелочь, тогда концентрация гидроксид-ионов возрастает, а содержание ионов водорода понижается.

Уровень pН воды показывает уровень кислотности или щелочности среды, а кислотность и щелочность характеризуется количественным содержанием в воде элементов, нейтрализующих щелочь и кислоту. Так, например, температура отражает уровень нагрева вещества, но не количественный показатель тепла. Если мы коснемся воды рукой, то мы определим, теплая она или холодная, но мы не сможем сказать, какое количество тепла в ней содержится (другими словами, сколько потребуется времени для того, чтобы вода остыла).

Показатель pH – один из основных качественных характеристик воды. Он отражает кислотно-щелочной баланс и определяет, каким образом будут происходить те или иные биологические и химические процессы. Величиной pH воды определяется скорость протекания той или иной химической реакции, уровень коррозионной агрессивности жидкости, степень токсичности загрязняющего вещества и многие другие факторы. Более того, кислотно-щелочной баланс среды организма определяет наше состояние здоровья, настроение и самочувствие.

Различают следующие группы воды, в зависимости от показателя pH:

Контролировать уровень pН воды необходимо на каждом этапе очистки жидкости, поскольку смещение баланса может негативно отразиться на вкусовых качествах, запахе и оттенке воды, а также снизить эффективность ее очистки.

Каков нормальный pН воды

Из-за стремительного темпа современной жизни, неправильного питания, нарушения пищевого и питьевого режимов уровень pН в организме человека падает. Так, кислотно-щелочной баланс смещается в сторону повышенной кислотности (pН до значения 7 подразумевает кислую среду, и до 14 – щелочную, соответственно, чем ниже данный уровень, тем выше кислотность), что может привести к серьезным заболеваниям. Решать эту проблему можно с помощью ежедневного употребления минеральной воды с оптимальным уровнем активности ионов водорода. Именно поэтому важно знать, какая величина pН является нормой для воды, которую вы регулярно употребляете в пищу.

Итак, какой должен быть pН воды? Профессионалы утверждают, что эта величина должна ориентировочно соответствовать нормальному показателю pН крови человека (7,5). Именно поэтому для питьевой воды норму pН рассчитывают от 7 до 7,5. Благодаря чистой питьевой воде с нормальным показателем активности ионов водорода улучшаются обменные процессы в организме, увеличивается общая продолжительность жизни и оптимизируется обмен кислорода. И наоборот, из-за сладких, газированных и содержащих красители напитков уменьшается pН человеческой крови, что можно сразу заметить по неприятной сухости во рту.

Поэтому лучше всего отдавать предпочтение воде с «правильным» показателем pН. Вы всегда сможете найти эту информацию на этикетке любой бутылки. Никакой фильтр с наполнителями и абсорбентами не сможет заменить настоящую природную воду с оптимальным уровнем pН. Некоторые пытаются понизить кислотность воды pН и придать жидкости полезные свойства, добавляя лимонный или огуречный сок, тем не менее это далеко не всегда оказывает должный эффект. Еще один известный способ изменения pН воды – это электролиз, который позволяет получить в двух емкостях щелочную и кислую воду. Щелочная вода с высоким pН считается «живой», ее используют для лечения, а кислая – «мертвой», которую чаще всего используют для умывания.

Тем не менее такие способы не подойдут для ежедневного использования. В этой ситуации остается только одно рациональное решение – отдать предпочтение слабоминеральной природной воде с необходимым для здоровья уровнем кислотности.

Измерение pН воды

Не стоит забывать о том, что человеческий организм на целых 70 % состоит из воды! Продукты обмена веществ в клетках представляют собой кислоты, в то время как основная масса внутренних жидкостей организма, за исключением желудочной кислоты, слабощелочные. Особое значение при этом имеют показатели крови. Организм человека нормально функционирует, если его кровь слабощелочная, и величина ее pН составляет от 7,35 до 7,45.

В том случае, когда в кровь и межклеточную жидкость попадает большое количество кислот, происходит нарушение кислотно-щелочного баланса. Даже небольшое отклонение уровня pН от данных показателей (от 7,35 до 7,45) может привести к серьезному нарушению здоровья. Если продолжается процесс повышения кислотности крови и дальнейшее понижение значения pН до 6,95, то наступает кома и возникает настоящий риск для жизни человека! Именно по этой причине необходимо отслеживать величину pН питьевой воды, которая является одной из важнейших показателей ее качества!

• Лакмусовая бумага.

Уровень pН воды вы сможете определить самостоятельно, в домашних условиях. В качестве прибора для измерения pН воды вы можете использовать лакмусовую (индикаторную) бумагу, которая меняет свой оттенок при кратковременном погружении в изучаемую среду. Так, при погружении в кислотную среду лакмусовая полоска приобретает красный оттенок, а в щелочную – синий. Далее следует сравнить получившийся цвет с цветной шкалой, в которой для каждого оттенка соответствует конкретный уровень pН, чтобы определить данный показатель у исследуемой жидкости. Данный метод определения pН является самым простым и дешевым.

• РН-метр.

Для наиболее точного определения уровня pН используют pН-метр для воды. Данный прибор для определения pН воды более дорогостоящий, чем лакмусовая бумага, тем не менее он определяет уровень pН жидкости в точности до сотых!

РН-метры для воды бывают бытовыми (портативными) и лабораторными. Чаще всего используют первый вариант, мы остановимся на них подробнее. Они различаются:

Степенью защиты от воды.

Наличием (или отсутствием) автоматической калибровки.

Точностью результатов.

Последний параметр определяется количеством калибруемых точек (1 или 2). Точками называют буферные растворы, с помощью которых и производят калибровку РН-метра. Рекомендуем приобрести прибор с автоматической калибровкой.

• Самодельные тест-полоски.

Существуют специальные тест-полоски, определяющие уровень pН-среды. Такие полоски очень удобны в использовании. Их упаковка оснащена шкалой, с помощью которой определяют концентрацию водородных ионов. Но такие тест-полоски не так часто появляются в продаже, при этом они довольно дорогостоящие.

При всех своих преимуществах pН-метры для воды также отличаются сравнительно высокой ценой.

Вы можете воспользоваться самодельными тест-полосками, чтобы определить pН воды.

Существуют различные вещества, которые меняют свой цвет в зависимости от содержания водородных ионов в жидкости. Например, чай вместо коричневого оттенка приобретает желтый, если в него добавить ломтик лимона.

Таким же образом меняют свой цвет, в зависимости от содержания водородных ионов, вишневый, смородинный соки и т. д. В природе существует огромное количество таких органических индикаторов. И на основе таких индикаторов создают самодельные тест-полоски, которые позволяют определить pН воды.

Мы воспользуемся веществом, входящим в состав красной цветной капусты. Данный овощ содержит пигмент anthocyanin, относящийся к категории флавоноидов. Именно он отвечает за оттенок сока капусты и меняет его, в зависимости от уровня кислотности.

Антоцианы в кислой среде приобретают красный оттенок, а в щелочной – синий, в фиолетовый они окрашиваются, находясь в нейтральной среде. Аналогичными свойствами обладает и пигмент свеклы.

Для проведения эксперимента вам потребуется половина качана красной цветной капусты среднего размера, который следует мелко нарезать. Затем нарезанную капусту необходимо положить в емкость и залить литром воды. Затем вскипятите воду и оставьте данное зелье вариться в течение 20–30 минут.

За это время часть жидкости испарится, и вы получите отвар насыщенного фиолетового оттенка. Затем остудите зелье и приготовьте основу для теста.

Идеальным вариантом в этом случае послужит белая принтерная бумага, которая не будет вносить погрешности в цвет жидкости. Также ее преимущество заключается в том, что она хорошо впитывает отвар индикатора. Бумага должна быть нарезана полосками ориентировочно 1×5 см.

Перед тем как вы будете определять уровень pН воды, необходимо пропитать тест-полоски индикаторным раствором. Для этого процедите остывший отвар сквозь марлю и опустите в него бумагу. Следите за тем, чтобы тест-полоски пропитались равномерно. Пропитывать бумагу следует в течение 10 минут. В результате бумага должна приобрести бледно-сиреневый оттенок.

Когда бумага, пропитанная отваром, высохнет, вы можете приступать к определению уровня pН воды. Затем сложите тест-полоски в коробку или полиэтиленовый пакетик, чтобы уберечь их от влаги.

Использовать данный метод определения уровня pН очень легко. Возьмите пипетку и капните одну-две капли испытуемого раствора на тест-полоску. Подождите одну-две минуты, чтобы индикатор вступил в реакцию с бумагой. В зависимости от показателя pН воды бумага приобретет определенный оттенок, который следует сравнить с цветной шкалой, имеющей следующий вид:

Данная таблица вам поможет в том случае, если вы захотите провести эксперимент, используя какой-либо другой индикатор (например, свекольный отвар, сок черной смородины или шелковицы).

Если полученный результат не внушает вам доверия, или вы по каким-то причинам не смогли решить проблему несбалансированного pН воды, тогда обратитесь к профессионалам.

На российском рынке присутствует немало компаний, которые занимаются разработкой систем водоочистки. Самостоятельно, без помощи профессионала, выбрать тот или иной вид фильтра для очистки воды довольно сложно. И уж тем более не стоит пытаться смонтировать систему водоочистки самостоятельно, даже если вы прочитали несколько статей в Интернете и вам кажется, что вы во всем разобрались.

Наша компания Biokit предлагает широкий выбор систем обратного осмоса, фильтры для воды и другое оборудование, способное вернуть воде из-под крана ее естественные характеристики.

Специалисты нашей компании готовы помочь вам:

подключить систему фильтрации самостоятельно;

разобраться с процессом выбора фильтров для воды;

подобрать сменные материалы;

устранить неполадки или решить проблемы с привлечением специалистов-монтажников;

найти ответы на интересующие вопросы в телефонном режиме.

Доверьте очистку воды системам от Biokit – пусть ваша семья будет здоровой!

История

Уравнения, связывающие pH и pOH

Вывод значения pH

В чистой воде при 25 °C концентрации ионов водорода () и гидроксид-ионов () одинаковы и составляют 10 -7 моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды , которое равно · и составляет 10 −14 моль²/л² (при 25 °C).

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания - наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда > говорят, что раствор является кислым , а при > - щелочным .

Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентраций ионов водорода пользуются их десятичным логарифмом, взятым с обратным знаком, который собственно и является водородным показателем - pH).

pOH

Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина - показатель основности раствора, pOH, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH − :

как в любом водном растворе при 22 °C = 1,0 ×10 − 14 , очевидно, что при этой температуре:

Значения pH в растворах различной кислотности

• Вопреки распространённому мнению, pH может изменяться не только в интервале от 0 до 14, а может и выходить за эти пределы. Например, при концентрации ионов водорода = 10 -15 моль /л, pH = 15, при концентрации ионов гидроксида 10 моль /л pOH = −1.

Так как при 25 °C (стандартных условиях) · = 10 -14 , то понятно, что при этой температуре pH + pOH = 14.

Так как в кислых растворах > 10 -7 , то pH кислых растворов pH < 7, аналогично pH щелочных растворов pH > 7, pH нейтральных растворов равен 7. При более высоких температурах константа диссоциации воды повышается, соответственно увеличивается ионное произведение воды, поэтому нейтральной оказывается pH < 7 (что соответствует одновременно возросшим концентрациям как H + , так и OH -); при понижении температуры, напротив, нейтральная pH возрастает.

Методы определения значения pH

Для определения значения pH растворов широко используют несколько методик. Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

1. Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы - органические вещества-красители , цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус , фенолфталеин , метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах - либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1-2 единицы.

Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый , зелёный , синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

1. Использование специального прибора - pH-метра - позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов. Ионометрический метод определения pH основывается на измерении милливольтметром-ионометром ЭДС гальванической цепи, включающей специальный стеклянный электрод , потенциал которого зависит от концентрации ионов H + в окружающем растворе. Способ отличается удобством и высокой точностью, особенно после калибровки индикаторного электрода в избранном диапазоне рН, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.
2. Аналитический объёмный метод - кислотно-основное титрование - также даёт точные результаты определения кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности - момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, - фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется кислотность раствора.
3. Влияние температуры на значения pH

0.001 мол/Л HCl при 20 °C имеет pH=3, при 30 °C pH=3

0.001 мол/Л NaOH при 20 °C имеет pH=11.73, при 30 °C pH=10.83

Наверняка многим не раз приходилось слышать о таком понятии, как pH (нейтральный, кислый или щелочной). Это показатель водорода, и его можно встретить как на тюбике с кремом, так и на приеме у дерматолога. Информация о рН кожи очень важна. Что же это за показатель? Попробуем разобраться.

Немного о строении кожи

Как известно, роговой слой, расположенный в эпидермисе кожи, выполняет функцию защиты. На нем находится водно-липидный матрикс, содержащий жировые соединения и кислотную мантию Маркионини. Многие считают, что её pH нейтральный - около 7, однако это заблуждение. Покровы с таким будут сухими и стянутыми. Кожа имеет в своем составе молочную и лимонную а значит, все же её баланс не должен выходить за рамки кислого. Если же в дерме происходят какие-либо нарушения или изменения, то pH эпидермиса начинает резко меняться. Это может быть как следствием серьёзного заболевания, так и результатом неправильного ухода за кожей.

Шкала pH

В первую очередь нужно запомнить, что понятие «pH нейтральный» применяется конкретно к той среде, о которой идет речь. Касательно кожных покровов его значение равно 5,2-5,7, слез - 7,4, а в химических растворах нейтральный водородный показатель - 7 единиц (например, вода).

Из уроков химии мы знаем, что шкала кислотно-щелочного баланса варьируется от 0 до 14. Нейтральный pH - это примерно половина, все, что ниже, - это кислый, выше - щелочной. Что же касается понятий в косметологии, то «pH нейтральный» означает, что такой кислотно-щелочной показатель самый оптимальный для любой кожи.

Кроме того, жирность кожи также обуславливается именно этим показателем. Сухая кожа имеет водородный показатель от 5,7 до 7, нормальная - от 5,2 до 5,7, жирная - от 4 до 5,2.

Проблемы с кожей: замкнутый круг

Мы уже разобрались с тем, что такое pH, а теперь поговорим о проблемах, связанных с этим показателем. Жирная кожа - проблема многих людей. Особенно в подростковом возрасте. Практически у каждого ребенка неизбежно возникают прыщи и акне. Конечно, это следствие временного сбоя в гормональном фоне. Однако именно в это время очень важен правильный уход за кожей лица.

Что же советуют родители в таком случае? Чаще умываться? Подросток так и делает, но акне становится только больше. В чем же причина? Мыло - средство, имеющее щелочную реакцию, и его pH варьируется от 6 до 11 единиц. Его частое использование приводит к тому, что оно смывает верхний слой лица с кислой средой. Защитная функция рогового слоя работает так, что чем меньше на коже полезных кислых бактерий, присутствующих в нормальной флоре лица, тем больше он вырабатывает подкожного жира. Вот и замкнутый круг: чем больше мы умываемся, тем больше жирнеет кожа. Возникает естественный вопрос: "Что же делать?"

Как сохранить pH в норме?

Для того чтобы при умывании лица сохранить его натуральный кислотно-щелочной баланс, необходимо уделить особое внимание косметическим средствам, которые используются в этом процессе. В первую очередь необходимо выяснить, какое мыло с нейтральным pH можно использовать для частого умывания. Если это действительно вынужденная мера, то водородная основа обязательно должна быть кислотная (до 5,5 единиц). К таким относятся специальные пенки, гели, скрабы для умывания для жирной кожи (pH = 4).

Если же как таковых проблем нет, то для ухода можно использовать средства с слабокислой реакцией, 5,5 единиц, для сухой кожи - ближе к нейтральному - 6,5. В любом случае необходимо запомнить, что для того чтобы правильно выбрать средство по уходу за кожей, необходимо приблизительно уровнять кислотно-щелочной баланс. То же касается и остальных средств для кожи. Гель с нейтральным pH, как правило, подходит для сухой кожи, а для проблемной стоит выбирать средства со слабокислой средой.

Шампунь и уровень pH

Как и любое вещество, шампунь также имеет свой pH, причем у каждой марки он разный. Здесь, согласно законам химии, действует точно такое же правило: низкий показатель до 7 единиц - это кислотные, выше - щелочные. Шампуни с нейтральным уровнем pH - ровно 7 единиц. Относительно кожи головы практически все остается неизменным. В норме у неё более слабокислая среда - 4,5-5,5. Это означает, что выбор шампуня целиком и полностью должен зависеть от того, насколько кожа головы склонна к жирности.

Для сухого типа рекомендуют использовать более щелочные шампуни, а для жирного - слабокислые. Если же кожа головы непривередлива, как, например, детская, то необходимо выбирать шампуни с нейтральным pH (7 единиц). К сожалению, лишь малое количество производителей указывают, какой кислотно-щелочной показатель присутствует в их косметическом продукте. Они ограничиваются лишь надписями (для сухой, для жирной, для нормальной кожи). Это не совсем правильно, поскольку, согласно исследованиям, выясняется, что, как правило, шампуни для нормальной кожи щелочные, а должны быть слабокислыми.

Можно ли определить уровень pH кожи и средств?

Многим хотелось бы узнать водно-кислотный баланс в том или ином веществе. В домашних условиях проделать тест не составит труда. Для этого необходим раствор и кислотно-основной индикатор, как правило, лакмусовые полоски. Их опускают в раствор и кладут на белую бумагу. Практически мгновенно на индикаторе проявляется цвет. Согласно предлагаемой цветной шкале, можно определить, либо щелочная. К примеру, если лакмус опустить в щелочь, то он даст синий цвет, в кислой среде - красный.

Еще один способ узнать, каков pH, - это pH-метр. Это очень востребованный прибор с высокой точностью определения. Его используют на производствах, где необходим контроль среды (производство горючего, химическая и лакокрасочная промышленность и др.). Такой прибор также можно встретить на приеме у дерматолога. В данной статье мы изучили, что такое pH, и выяснили, как же правильно подбирать косметические средства по уходу за кожей согласно их кислотно-щелочному балансу.

Еще одним важным параметром, определяющим свойства живой воды, является показатель рН.

Католит или живая вода имеет щелочной рН в пределах от 7 до 12.

Какое же значение имеет этот пресловутый рН для нашего организма? Что вообще означает этот параметр, который так часто упоминается в последнее время в рекламе мыла, кремов и зубной пасты?

Ежедневно при еде, дыхании и движении в процессе обмена веществ в организме образуется огромное количество кислот и щелочей. Чтобы живой организм существовал, должны выполняться три условия.

1. Определенное количество кислот и щелочей должно выводиться.

2. Определенное количество кислот и щелочей должно использоваться на нужды организма.

3. Между кислотами и щелочами должно поддерживаться определенное соотношение – так называемое кислотно-щелочное равновесие.

Для характеристики кислотно-щелочного равновесия используется рН – показатель кислотности или щелочности раствора, который определяется концентрацией ионов Н + и ОН. .

Величина рН может колебаться только от 0 до 14, причем произведение ионов Н + и ОН - будет всегда равно 14. Поэтому не обязательно знать концетрацию и ионов Н + , и ионов ОН - . Достаточно знать один из показателей. Так сложилось, что этим показателем была выбрана концентрация водородных ионов Н+. Она характеризует кислотность раствора, так как каждая кислота диссоциирует на водородные ионы и кислотный остаток. А так как концентрации ионов Н + в растворах могут отличаться в сотни триллионов раз – от 10 -14 моль/л (крепкие растворы щелочей) до 10 моль/л (концентрированная соляная кислота), договорились указывать только показатель степени 10, взятый с обратным знаком. Отсюда и возник пресловутый «пи-логарифм».

Кислый раствор имеет рН <7.

Щелочной раствор имеет рН > 7.

РН нейтральных растворов равен 7.

Так как органы и ткани человека состоят на 70–80 % из водного раствора, то каждый из них имеет строго определенные границы кислотности и может работать только в этих пределах. Изменение значения рН ведут к болезням или даже смерти.

Особенно строго обозначены границы параметра рН для крови – 7,37-7,45 для артериальной и 7,32-7,42 для венозной. Венозная кровь более кислая, так как насыщена углекислотой. Человек может жить только при этих значениях рН. Отклонения рН крови ниже 7,3 и выше 7,5 сопровождаются тяжелейшими последствиями для организма. При рН крови 6,95 наступают потеря сознания и смерть. Если же концентрация ионов Н + уменьшается и рН становится равен 7,7, наступают тяжелейшие судороги (тетания), что также может привести к смерти .

Пищеварительные ферменты поджелудочной железы нормально функционируют при рН, равном 8,3.

Нормальный рН секреции печени и желчного пузыря – 7,1.

рН слюны – 6,0–7,9. При окислении организма меняются в первую очередь рН слюны и мочи.

Соединительные ткани имеют рН от 7,08 до 7,29.

рН мышц – 6,9. Для мышечной ткани значение рН может изменяться в более широких пределах, чем для крови. Мышечная ткань нуждается в постоянном удалении кислоты. Так, при падении рН ниже 6,2 сердечная мышца перестает работать и сердце останавливается.

Почки являются одним из главных органов, выводящих или нейтрализующих излишки кислот. Кислотность мочи наряду с кислотностью слюны является главным показателем кислотно-щелочного равновесия. Для мочи характерны значения рН от 4,5 до 7,7. Очень важно, чтобы рН ночной мочи отличался от рН утренней и дневной. Реакция мочи определяет возможность образования камней. Мочекислые камни чаще образуются при рН ниже 5,5, оксалатные – при рН = 5,5–6,0, фосфатные – при рН = 7,0–7,8 .

Желудочный сок имеет самый кислый рН в организме – от 1,6 до 1,8. От кислотности желудочного сока зависит активность пепсина – фермента, который катализирует гидролиз белков и способствует перевариванию мяса, колбасы, молока, сыра и другой белковой пищи в желудке. Поэтому для нормального пищеварения необходимо, чтобы желудочный сок имел именно эти значения рН. Меняется рН – возникают болезни. Так, при язвенной болезни желудка рН понижается до 1,48.

Ацидоз – одна из форм нарушений кислотно-щелочного равновесия организма, характеризующаяся абсолютным или относительным избытком кислот, то есть веществ, отдающих ионы водорода (протоны).

Ацидоз может быть компенсированным и некомпенсированным в зависимости от значения рН крови. При компенсированном ацидозе рН крови смещается к нижней границе физиологической нормы (7,35). При более выраженном сдвиге в кислую сторону (рН менее 7,35) ацидоз считается некомпенсированным.

В результате метаболизма в организме образуется большое количество кислот в двух формах: летучей (угольной) и нелетучей (фиксированной).

Угольные кислоты, образующиеся при метаболизме клеток, называются летучими. Эти кислоты затем выделяются клетками в виде ионов Н + , присоединяются гемоглобином и переносятся в легкие. В легких гемоглобин отдает ионы Н + , которые, связываясь с бикарбонатом, образуют углекислый газ, удаляющийся при дыхании. В состоянии покоя организм выделяет 230 мл СО 2 в минуту, или около 15 000 ммоль в сутки .

В результате метаболизма белков и других кислотообразующих продуктов образуются нелетучие (неугольные или фиксированные) кислоты, такие как серная и фосфорная. Ежедневно при нормальном питании только за счет образования нелетучих кислот производится около 1 ммоль/л ионов водорода на каждый килограмм массы тела. Если бы эти кислоты постоянно не нейтрализовались бы и не удалялись, то уже за сутки показатель рН снизился бы до 2,7. . Избыток нелетучих кислот может возникать при слишком большом их поступлении с пищей или вследствие различных заболеваний, характеризующихся накоплением кислых продуктов в тканях, недостаточным их связыванием или разрушением.

Так, при сахарном диабете, голодании, сильной лихорадке, алкогольной интоксикации, обширных воспалительных процессах, травмах, ожогах возникает кетоацидоз (увеличение продукции кетоновых тел). Большая концентрация этих продуктов распада вызывает отравление центральной нервной системы (проявляющееся головными болями или слабостью) при диабете – вплоть до развития диабетической комы.

При циррозе печени, декомпенсации сердечной деятельности, недостаточном поступлении кислорода при дыхании и других формах кислородного голодания наблюдается длительный лактат-ацидоз. (Недостаток кислорода, как вы видите, тоже ведет к ацидозу, так как при этом окисление оказывается неполным и организм не может вывести недоокисленные продукты реакций.)

Кратковременный лактат-ацидоз возникает при усиленной мышечной работе, когда увеличивается выработка молочной кислоты и происходит недостаточное ее окисление вследствие относительного дефицита кислорода.

Выделительный ацидоз возникает в результате уменьшения выведения из организма нелетучих кислот при заболеваниях почек (хроническом гломерулонефрите), приводящих к затруднению удаления кислых фосфатов, органических кислот. Почки должны удалять в сутки 40–60 ммоль ионов Н+, накапливающихся за счет образования нелетучих кислот . Выделительный ацидоз может также возникнуть при длительном применении сульфаниламидных препаратов, так как при этом наблюдается усиленное выведение с мочой ионов натрия.

Гастроэнтеральная форма выделительного ацидоза может развиться при значительном выведении оснований (щелочей) через желудочно-кишечный тракт, например, при поносах, упорной рвоте, длительном усиленном слюноотделении.

Экзогенный ацидоз наступает при массовом поступлении кислотообразующей пищи и кислых жидкостей и нехватке оснований в пищевых продуктах, что сегодня происходит все чаще и чаще.

При нормальном кислотно-щелочном балансе около половины нелетучих кислот нейтрализуется основаниями, поступающими с пищей, а остальные кислоты нейтрализуются буферными системами организма.

Врачи в Германии все чаще повторяют слова: «Sie sind nicht krank – Sie sind ubersaueret», что означает: «Вы не больны – вы окислены». Это еще не болезнь, но опасное состояние нарушения равновесия, дальнейшее развитие которого приведет в скором времени к развитию тяжелых болезней или усугублению уже имеющихся.

Теория окисления организма или экзогенного ацидоза и объяснение причин и осложнений многих болезней именно с этих позиций получили на Западе в последнее время широкое распространение. Согласно этой теории, более 70 % населения в наше время страдает от нарушения кислотно-щелочного баланса, причем от сдвига его в кислую сторону.

Виноваты в этом в первую очередь продукты питания и способы их переработки. Почти 80 % продуктов, которые мы употребляем, относятся к кислотообразующим. И дело не в том, какие они на вкус. Просто при их расщеплении в организме образуется больше кислот, чем щелочей (оснований).

К кислотообразующим продуктам относятся говяжье, свиное, баранье и куриное мясо, колбаса, продукты из белой муки, сахар, кофе, черный чай, все алкогольные напитки, пастеризованные соки, рыба и морепродукты, творог, сыр, орехи и семечки, злаки, хлеб, булочки и торты, мороженое, яйца, лимонад, кока-кола.

Список можно было бы продолжить, но он и так выглядит достаточно внушительно и печально.

А что же относится к щелочеобразующим продуктам питания?

Фрукты (за исключением консервированных), овощи, зелень, натуральный йогурт, молоко, соя, минеральная вода без газа, картофель.

Налицо явное преобладание кислотных продуктов. Это наводит на мысль, что поддерживать кислотно-щелочной баланс в равновесии только за счет питания для многих невозможно – слишком от многого приходится отказаться. Для большинства людей практически невозможно есть в день 3 килограмма овощей и фруктов и исключить кислотообразующие продукты: мясо, сыр, колбасу, сахар, кофе – не только рацион становится беднее, но и жизнь скучнее. Кроме того, кислотообразующие продукты являются важным источником белков, аминокислот и витаминов, и резко сократить их употребление или совсем убрать их из рациона – значит нанести организму непоправимый вред.

А что с напитками, которые мы пьем? Какие напитки преобладают в нашем рационе: кислые или щелочные?

рН некоторых продуктов

На рис. 14, 15 показаны продукты с самой высокой кислотностью.

Рис. 14. pH 5-процентного уксуса: 2,64

Рис. 15. pH кока-колы: 3,36

Обратите внимание, что все измеренные жидкости, употребляемые нами ежедневно, имеют кислый рН. Какие же усилия надо прилагать каждый день нашему организму, чтобы поддерживать кислотно-щелочной баланс в норме! И где ему брать недостающие щелочные резервы?

Проблема изменения рациона все острее стоит перед людьми, пытающимся в условиях современного мира вести более или менее здоровый образ жизни. Популярность промышленно обработанных продуктов, которые вытеснили «натуральную» пищу, высокая калорийность рациона, содержание в продуктах огромного количества «завлекалок»-консервантов, красителей, ароматизаторов привело к тому, что пища сегодня стала не источником необходимых человеку минералов, витаминов, антиоксидантов, а пусковым механизмом многих заболеваний.

Кроме продуктов питания большое значение для закисления нашего организма имеют факторы современной жизни, почти или мало встречавшиеся ранее: хронический стресс, прием медикаментов, недостаток двигательной активности, загрязнение окружающей среды.

Если роль первых трех факторов, как правило, не отрицается, то когда говорят об опасности загрязнения окружающей среды и ее негативном влиянии на здоровье, мы обычно отмахиваемся. Связь между производством цемента и собственным здоровьем кажется не такой уж очевидной. На самом деле эта связь – прямая. И дело не только в загрязнении воздуха и повышении концентрации в нем токсичных веществ. Отходы транспорта, ТЭЦ, сжигание угля и нефти и производство цемента ведут к образованию кислотных дождей – новому явлению современности, угрожающему здоровью человека. Дождь считается кислотным, если его рН меньше 5.

В современном мире избыточная кислотность дождя обусловлена в основном присутствием двух веществ.

1. Оксидов серы. Эти соединения образуются в результате сжигания угля и нефти, содержащих небольшие количества серы. При этом в атмосферу попадает сера в соединении с кислородом. Растворяясь в дождевых каплях, оксиды серы образуют серную кислоту.

2. Оксидов азота. Основная часть оксидов азота образуется при сжигании бензина в двигателях внутреннего сгорания (например, в автомобилях) или при сжигании угля. При растворении этих веществ в дождевых каплях образуется азотная кислота .

Не очень-то приятно, когда с неба на тебя капает серная и азотная кислоты. Картины, которые лет тридцать назад приходили в голову только фантастам – дождь, разъедающий одежду и кожу, когда каждый, случайно оказавшийся под ним, в панике бросается в укрытие, – могут уже завтра стать реальностью.

Кислотные дожди губят растительность, окисляют водоемы и почву.

Впрочем, почву закисляют не только кислотные дожди, но и многочисленные отходы предприятий, в том числе химических, выбрасываемые в реки и затем оседающие в земле.

Опасность кислых почв в том, что основные элементы питания (азот, фосфор, калий) в них недоступны растениям. Зато доступны ионы марганца, железа, алюминия, тяжелых металлов и радионуклидов, потребляемые растениями в больших количествах. Большинство растений чувствует себя в кислой среде не очень комфортно: подавлен рост корней, снижен иммунитет к вредителям и болезням, растения не обеспечиваются в необходимом количестве минералами, питательными веществами, флавоноидами, витаминами.

То, что недополучают растения, недополучают также животные и вдвойне – люди.

Поэтому утверждение, что современная пища – это источник «пустых калорий», а не витаминов и минералов, имеет, к сожалению, под собой почву, и почву кислотную.

К факторам, вызывающим окисление организма, стоит еще добавить способы переработки пищи, глубокое замораживание мяса, химическое опыление и длительную транспортировку овощей и фруктов.

То, что наши предки съедали свежим, убив и поджарив на костре или сорвав с дерева, по качеству витаминов, минералов, активных веществ, конечно, не идет ни в какое сравнение с тем, что получаем мы – съев кусок мяса той же величины или то же количество яблок, неделями и месяцами путешествующих, например, из Голландии.

Неудивительно, что в современном мире человек, имея достаточное количество еды, а зачастую и переедая, страдает от болезней, связанных с нехваткой минералов и витаминов.

В Америке – стране, отнюдь не страдающей от недостатка продуктов, – врачи Школы здравоохранения Гарварда в Бостоне, изучив состояние здоровья двух тысяч американских и канадских подростков, сделали выводы, что приблизительно одна треть из них имела нехватку питательных веществ, витаминов А и Е, бета-каротина и жирных кислот омега-3. Недостаток этих веществ привел, в частности, к более низкой функциональности легких. Нехватка витамина Е увеличила риск астмы, а оме-ги-3 – хронического бронхита .

Ярким примером болезни, вызванной нехваткой минералов, является остеопороз – болезнь, считающаяся сейчас одной из главных причин инвалидности и смертности как в России, так и во всем мире.

Увеличение случаев заболевания болезнью Альцгеймера объясняют, с одной стороны, выросшей продолжительностью жизни, с другой – недостаточным поступлением в организм витамина B 3 . Такой вывод сделали американские ученые, работающие над этой проблемой под руководством доктора Марты Клэр Моррис из чикагского медицинского центра «Раш-Пресбитьерьен-Сент-Льюкс», которые в течение нескольких лет наблюдали за большой группой пожилых людей и анализировали количество витамина, которое те получают с пищей. Даже небольшой дефицит этого витамина резко повышал риск болезни Альцгеймера.

Окисление организма долгое время протекает практически бессимптомно, но есть некоторые знаки, сигналы тревоги, которыми организм пытается привлечь внимание к растущему дисбалансу.

К относительно ранним проявлениям окисления относится снижение эффективности проводимой терапии при хронических заболеваниях (повышение толерантности к сердечным гликозидам, антиаритмическим средствам, некоторым диуретикам и другим препаратам).

Ацидоз меняет биохимические свойства крови, приводит к изменению скорости кровотока, агрегации (склеиванию) эритроцитов.

Повышенная нагрузка на гемоглобиновый буфер крови вызывает изменения реополиглютических свойств и характеристик крови, замедление кровотока, повышение агрегации (склеивания) эритроцитов, ослабление снабжения тканей кислородом. Это приводит к тому, что организм не получает в достаточном количестве питательных веществ, витаминов, кислорода, из клеток не выводятся шлаки. На рис. 16 ясно видны изменения крови, вызванные окислением организма.

Рис. 16. Слева – картина крови здорового человека. Справа – изменения крови при окислении организма. Фазово-контрастная микроскопия (Dunkelfeldmikroskopie). Источник: www.drada-fischer.de/dunkel.html

Настоящую сенсацию произвели в Германии недавние исследования доктора Ирлахера, посвященные влиянию живой воды на свойства крови и лечению живой водой состояний, обусловленных или отягощенных окислением. Для экспериментов использовалась техника «черного поля», или фазово-контрастной микроскопии. Об эффективности применения живой воды вы можете судить по приведенным ниже фотографиям (рис. 17–19).

Две последние фотографии особенно наглядно показывают, что применение живой воды предотвращает сгущение крови, которое может способствовать возникновению инсультов и инфарктов.

Рис. 17. На левой фотографии вы видите кровь больного с многочисленными кристаллами мочевой кислоты. На правой фотографии – кровь того же больного через 3 дня приема живой воды: кристаллы мочевой кислоты исчезли. Источник: исследования (архив) доктора Ирлахера (Dr. Irlacher)

Рис. 18. На левой фотографии видны патологические изменения эритроцитов у 49-летнего больного диабетом 2-го типа (монетное склеивание), на правой фотографии – кровь того же больного через 14 минут после приема католита: эритроциты свободно движутся в кровяном русле. Источник: исследования (архив) доктора Ирлахера (Dr. Irlacher)

Рис. 19. Левая фотография демонстрирует склеивание тромбоцитов у больного, принимающего антитромбоцитарный блокатор ASS, нормализующий показатели крови по результатам лабораторных анализов. Картина «живой черной микроскопии» показывает, однако, на фотографии слева выраженную агрегацию тромбоцитов, которая исчезает через 2 недели питья живой воды (фотография справа). Источник: исследования (архив) доктора Ирлахера (Dr. Irlacher)

Наш опыт применения живой воды показывает также эффективность ее применения у больных с феноменом Рейно и перемежающей хромотой (боли при ходьбе), что тоже совершенно очевидно связано с улучшением кровообращения.

Для регулирования кислотно-щелочного баланса существуют буферные системы (от англ. buff – смягчать толчки), которые связывают избыток ионов водорода и контролируют их дальнейшие перемещения в организме. Они представляют собой химические соединения, обладающие амфотерными свойствами, то есть соединения, которые в кислой среде ведут себя как основания, а в основной – как кислоты. Не будь буферных систем, кислые продукты обмена, образующиеся при разложении кислотообразующих продуктов, при поступлении их в кровь приводили бы к сдвигу рН в кислую сторону и к мгновенной смерти. Так, например, при интенсивной мышечной деятельности в кровь человека может поступать до 80-100 г молочной кислоты в течение нескольких минут. Если это количество молочной кислоты прибавить к 6 л дистиллированной воды (объем циркулирующей крови у человека весом 70 кг), то концентрация ионов Н+ возрастет в 40 000 раз. Благодаря буферным системам реакция крови при этих условиях практически не меняется .

При избыточном поступлении или образовании кислот организм испытывает постоянную потребность в щелочных резервах. Важнейшими из них являются минералы: натрий, калий, кальций, магнезия. Если в организм с пищей поступает недостаточно щелочеобразующих продуктов (а их как раз поступает недостаточно!), то организм обращается к внутренним резервам и совершает обмен ионов минералов на ионы Н+. При этом развиваются первые сравнительно «безобидные» признаки хронического окисления организма. Так, при отбирании минералов у волосяного покрова головы начинается выпадение волос, при деминерализации зубов – пародонтоз, при «одалживании» ионов кальция из костей развивается остеопороз.

В среднем у человека в день выпадает 40-100 волос. Причины выпадения волос различны, однако во всех случаях (за исключением гормональных и наследственных) особую роль играет нехватка минералов и витаминов. В нормальном состоянии волосяной покров головы богат основаниями – минералами. При закислении организма и одалживании минералов у волос наблюдается их выпадение. Поэтому выпадение волос – часто первый сигнал организма о нарушении кислотно-щелочного баланса.

Из нашего опыта: при выпадении волос помогает следующий комплекс. Питье живой воды по 1 стакану ежедневно и ополаскивание головы живой водой после мытья. Чтобы приготовить католит для питья, в аппарат заливают водопроводную воду и активируют в течение 10 минут. Пьют по 150–200 мл 3 раза в день. Для ополаскивания волос в аппарат заливают горячую воду, в анодную зону аппарата (внутренняя емкость) добавляют 1/3 чайной ложки соли, активируют 13 минут. Католит используют для ополаскивания головы после мытья и втирания в волосистую часть головы. После применения католита не рекомендуется сушить волосы феном.

Остеопороз называют «хрупкой эпидемией». При этом заболевании кости теряют свою прочность, снижается их костная масса, они истончаются, становятся хрупкими и ломкими. А ведь кость – это самый прочный элемент в организме. Так, например, известно, что здоровая бедренная кость выдерживает нагрузку до 1,5 тонн! Сегодня остеопороз – одна из главных причин инвалидности и смертности как в России, так и во всем мире. По данным Всемирной организации здравоохранения, среди неинфекционных заболеваний остеопороз занимает четвертое место после болезней сердечно-сосудистой системы, онкологической патологии и сахарного диабета.

Главными причинами развития остеопороза считаются потеря органической основы и минералов кальция, магния и фосфора при низкой активности клеток, вырабатывающих костную ткань. К факторам риска относятся менопауза, снижение потребления кальция, нарушения всасываемости кальция в желудочно-кишечном тракте. Развитию остеопороза противодействует витамин D, который вырабатывается в коже под влиянием солнечного облучения. Казалось бы, все довольно просто: надо восполнить недостаток этих минералов и витамина D, больше бывать на солнце. Однако вылечить остеопороз очень трудно.

Теория хронического окисления организма логически и довольно убедительно объясняет это следующим образом: окисление организма приводит к тому, что минералы не достаются костям, а расходуются на более неотложные цели – нейтрализацию кислот и пополнение буферных систем организма, поэтому даже массированное введение минералов мало влияет на течение болезни. Кроме того, при сдвиге кислотно-щелочного равновесия в кислую сторону изымание минералов из костей будет продолжаться.

Японский врач, ученый, доктор медицины Ишитани доказал, что нормализация кислотно-щелочного баланса и одновременный прием минералов приводят при лечении больных остеопорозом к гораздо лучшему результату.

Методика применения католита при лечении остеопороза.

Со своей стороны мы также наблюдали увеличение костной массы и уменьшение хрупкости костей при одновременном приеме живой воды и ионизированных минералов. При остеопорозе рекомендуется пить католит, приготовленный на основе водопроводной воды с добавлением 10 мл 10-процентного раствора хлористого кальция в анодную зону. Активировать 7 минут. Пить воду катодной зоны надо минимум в течение месяца (при необходимости и дольше), после еды по 200 мл 3 раза в день.

Нервные окончания, которые находятся вне клеток, очень чувствительны к изменению рН. При механических или термических повреждениях тканей стенки клеток разрушаются и их содержимое попадает на нервные окончания. В результате этого человек чувствует боль. Скандинавский исследователь Олаф Линдал проделал такой эксперимент: с помощью специального безыгольного инъектора человеку впрыскивали сквозь кожу очень тонкую струйку раствора, которая не повреждала клетки, но действовала на нервные окончания. Было доказано, что боль вызывают катионы водорода, причем с уменьшением рН раствора боль усиливается .

Узнать, не страдает ли ваш организм от окисления, можно следующим образом.

1. Проанализировав самочувствие и определив, нет ли у вас вышеперечисленных симптомов или болезней.

2. Сдав анализ мочи.

3. Измерив самостоятельно рН слюны или (и) мочи.

Для определения значения pH в основном используют два способа.

1. Водородный показатель можно определить с помощью индикаторов, которые меняют свой цвет в зависимости от кислотности среды. При этом наиболее известны лакмусовые тесты. Они изменяют свой цвет, который сравнивают с цветом рН-шкалы, где каждый цвет соответствует определенному значению рН.

2. Для более точных измерений рН используют специальные приборы – pH-метр или иономер, которые измеряют рН более точно (до 0,01 единицы). Способ отличается удобством и высокой точностью, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и поэтому широко используется.

Если показатель редокс-потенциала характеризует окислительно-восстановительные качества раствора (сока, воды, человека) с электрохимической точки зрения, то показатель рН – с биохимической.

Существует связь между редокс-потенциалом и рН. Она выражается в том, что при изменении рН питьевой воды на единицу посредством добавки щелочи или кислоты редокс-потенциал раствора изменяется примерно на 59 мВ.

Измерение рН мочи

Измерения рН мочи надо проводить в течение недели. Чтобы правильно оценить полученные результаты, надо знать, что рН мочи зависит от питания, психического состояния, времени суток. В норме рН мочи колеблется в пределах 4,5–7,7.

Разница рН мочи утром и днем характерна для здорового организма. Во второй половине ночи должно выделяться больше кислот, поэтому утром моча должна быть более кислой, чем вечером. При нарушениях кислотно-щелочного баланса колебания кислотности мочи становятся малозаметны или вообще исчезают. При этом и утром, и днем выделяется кислая моча, или кислая и нейтральная, но без щелочной фазы.

У каждого человека колебания рН мочи индивидуальны, но важно, чтобы наблюдалась разница между рН ночной, утренней и дневной мочи. Измерять рН мочи нужно не в начале мочеиспускания, а в середине.

Измерение рН слюны

В отличие от значений рН мочи, которые зависят от многих причин, рН слюны – один из самых не подверженных влиянию факторов. рН слюны у здорового человека лежит в пределах 6,0–7,9. Значения меньше 6,0 говорят об окислении организма. Измерение рН слюны следует проводить так: наберите больше слюны и положите лакмусовую бумажку под язык примерно на 1 минуту, затем сравните цвет индикатора с цветовой шкалой.

Живая вода является доступным и простым методом поддержания баланса между кислотообразующими и щелочеобразующими продуктами. Являясь исключением среди многих жидкостей, живая вода имеет рН от 7 до 12, в зависимости от степени активации.

Методика применения католита для коррекции кислотно-щелочного равновесия. Ежедневное употребление активированной щелочной (живой) воды в количестве от 200 до 500 мл, приготовленной в аппарате на основе водопроводной воды в течение 10 минут, может служить противовесом преобладающим в рационе кислотообразующим продуктам и напиткам, а также прекрасным средством антиоксидантной защиты.

Живая вода является активной нестабильной системой, которая через некоторое время теряет свои биохимические и (частично) лечебные свойства.

Для живой воды существует прямая зависимость лечебных свойств от значений редокс-потенциала и рН. Но если показатель рН сохраняется долгое время (месяцы), то редокс-потенциал живой воды возвращается к исходному в течение 2 суток при условии хранения ее в закрытом сосуде в темном месте. Это ставит процесс употребления живой воды в зависимость от наличия аппарата.

Лучший способ употребления живой воды: сделал – выпил.

Правда, в Германии нам удалось продлить лечебное действие живой воды до месяца, но для этого нужна дополнительная довольно дорогая аппаратура.

По-другому обстоит дело с мертвой водой (анолитом). Ее биохимические характеристики и свойства (антиаллергические, противовоспалительные, антисептические) сохраняются долгое время (до полугода) при соблюдении условий хранения.

Водородный показатель – рН – это мера активности (в случае разбавленных растворов отражает концентрацию) ионов водорода в растворе, количественно выражающая его кислотность, вычисляется как отрицательный (взятый с обратным знаком) десятичный логарифм активности водородных ионов, выраженной в молях на литр.

pН = – lg

Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni – сила водорода, или pondus hydrogenii – вес водорода.

Несколько меньшее распространение получила обратная pH величина – показатель основности раствора, pOH, равная отрицательному десятичному логарифму концентрации в растворе ионов OH:

рОН = – lg

В чистой воде при 25°C концентрации ионов водорода () и гидроксид-ионов () одинаковы и составляют 10 -7 моль/л, это напрямую следует из константы автопротолиза воды К w , которую иначе называют ионным произведением воды:

К w = · =10 –14 [моль 2 /л 2 ] (при 25°C)

рН + рОН = 14

Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания – наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда > говорят, что раствор является кислым, а при > – щелочным.

Определение рН

Для определения значения pH растворов широко используют несколько способов.

1) Водородный показатель можно приблизительно оценивать с помощью индикаторов, точно измерять pH-метром или определять аналитически путём, проведением кислотно-основного титрования.

Для грубой оценки концентрации водородных ионов широко используются кислотно-основные индикаторы – органические вещества-красители, цвет которых зависит от pH среды. К наиболее известным индикаторам принадлежат лакмус, фенолфталеин, метиловый оранжевый (метилоранж) и другие. Индикаторы способны существовать в двух по-разному окрашенных формах – либо в кислотной, либо в основной. Изменение цвета каждого индикатора происходит в своём интервале кислотности, обычно составляющем 1-2 единицы (см. Таблица 1, занятие 2).

Для расширения рабочего интервала измерения pH используют так называемый универсальный индикатор, представляющий собой смесь из нескольких индикаторов. Универсальный индикатор последовательно меняет цвет с красного через жёлтый, зелёный, синий до фиолетового при переходе из кислой области в щелочную. Определения pH индикаторным методом затруднено для мутных или окрашенных растворов.

2) Аналитический объёмный метод – кислотно-основное титрование – также даёт точные результаты определения общей кислотности растворов. Раствор известной концентрации (титрант) по каплям добавляется к исследуемому раствору. При их смешивании протекает химическая реакции. Точка эквивалентности – момент, когда титранта точно хватает, чтобы полностью завершить реакцию, – фиксируется с помощью индикатора. Далее, зная концентрацию и объём добавленного раствора титранта, вычисляется общая кислотность раствора.

Кислотность среды имеет важное значение для множества химических процессов, и возможность протекания или результат той или иной реакции часто зависит от pH среды. Для поддержания определённого значения pH в реакционной системе при проведении лабораторных исследований или на производстве применяют буферные растворы, которые позволяют сохранять практически постоянное значение pH при разбавлении или при добавлении в раствор небольших количеств кислоты или щёлочи.

Водородный показатель pH широко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных биологических сред (Табл. 2).

Кислотность реакционной среды особое значение имеет для биохимических реакций, протекающих в живых системах. Концентрация в растворе ионов водорода часто оказывает влияние на физико-химические свойства и биологическую активность белков и нуклеиновых кислот, поэтому для нормального функционирования организма поддержание кислотно-основного гомеостаза является задачей исключительной важности. Динамическое поддержание оптимального pH биологических жидкостей достигается благодаря действию буферных систем.

3) Использование специального прибора – pH-метра – позволяет измерять pH в более широком диапазоне и более точно (до 0,01 единицы pH), чем с помощью индикаторов, отличается удобством и высокой точностью, позволяет измерять pH непрозрачных и цветных растворов и потому широко используется.

С помощью рН-метра измеряют концентрацию ионов водорода (pH) в растворах, питьевой воде, пищевой продукции и сырье, объектах окружающей среды и производственных систем непрерывного контроля технологических процессов, в т. ч. в агрессивных средах.

рН-метр незаменим для аппаратного мониторинга pH растворов разделения урана и плутония, когда требования к корректности показаний аппаратуры без её калибровки чрезвычайно высоки.

Прибор может использоваться в лабораториях стационарных и передвижных, в том числе полевых, а также клинико-диагностических, судебно-медицинских, научно-исследовательских, производственных, в том числе мясо-молочной и хлебопекарной промышленности.

Последнее время pH-метры также широко используются в аквариумных хозяйствах, контроля качества воды в бытовых условиях, земледелия (особенно в гидропонике), а также – для контроля диагностики состояния здоровья.

Таблица 2. Значения рН для некоторых биологических систем и других растворов