2.10 : pH

La possibilità per una soluzione di donare o accettare ioni di idrogeno determina se si tratta di un acido o di una base. Le soluzioni acide donano protoni, mentre le basi o le soluzioni alcaline possono accettare protoni. L'acqua pura ha lo stesso numero di ioni di idrogeno per dare protoni e ioni idrossido per riceverli, rendendolo una soluzione neutra.

pH è una misura dell'acidità o della basicità di una soluzione a base d'acqua, determinata dalla concentrazione di ioni di idrogeno. In un litro di acqua pura, ci sono 1x10^-7 moli di ioni di idrogeno. Tuttavia, l'ampia gamma di concentrazioni di ioni di idrogeno presenti nelle soluzioni a base d'acqua rende ingombrante la misurazione del pH nelle moli. Così, è stata sviluppata una scala di pH in cui le tmoli degli ioni di idrogeno vengono convertite utilizzando il negativo del logaritmo in base 10. Il pH di acqua pura, quindi, è 7, che rappresenta una soluzione neutra. La maggior parte delle soluzioni hanno un pH compreso tra 0 e 14, ma alcune soluzioni, come il bicarbonato (con un pH di -18), superano questo valore. Un litro di bicarbonato ha 1x10¹⁸ moli di ioni di idrogeno.

Quando gli ioni di idrogeno liberi e non associati si accumulano, come con il bicarbonato, la soluzione è acida e il valore del pH scende al di sotto di 7. Caffè, succo di limone, e acido gastrico (succhi digestivi) sono soluzioni acide, con pH intorno 4.5, 2.5, e 1.5, rispettivamente.

Le soluzioni con valori di pH superiori a 7 hanno concentrazioni di ioni di idrogeno più basse e sono alcaline. In queste soluzioni, gli ioni di idrogeno diventano legati ad altri componenti, come i gruppi idrossili. Questo riduce il numero totale di ioni di idrogeno liberi e aumenta il valore di pH. L'acqua salata e l'acqua saponata sono esempi di soluzioni alcaline, con pH rispettivamente di circa 8 e 12.

I buffer impediscono grandi cambiamenti nel pH assorbendo o rilasciando ioni di idrogeno. Poiché la maggior parte delle funzioni biologiche si verificano in condizioni di pH quasi neutro, circa 7,35 a 7,45, i buffer sono fondamentali. Ad esempio, il sangue diventa acido con troppa anidride carbonica. Il bicarbonato agisce come un tampone e riporta il sangue a un pH omeostatico. Il bicarbonato viene utilizzato anche per tamponare il chimo mentre si muove dallo stomaco all'intestino tenue. Senza di esso, l'acidità del cibo digerito danneggerebbe il rivestimento dell'intestino.