2) концентрацию гидроксильных групп
3) отношение концентрации Н + к концентрации гидроксильных групп
4) концентрацию ионов водорода
Водородный показатель pH — это отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода: pH = −log10a(H+). В разбавленных водных растворах активность практически приближается к молярной концентрации, поэтому в учебной и лабораторной практике используют выражение pH ≈ −log10[H+]. Величина pH безразмерна и отражает кислотность среды: чем выше содержание ионов водорода, тем ниже значение pH.
Логарифмическая шкала означает, что изменение pH на одну единицу соответствует десятикратному изменению концентрации ионов водорода. Например, раствор с pH 3 содержит примерно в 10 раз больше H+, чем раствор с pH 4, и в 100 раз больше, чем раствор с pH 5. Концентрация гидроксид-ионов характеризуется не pH, а показателем pOH; при 25 °C для водных растворов справедливо соотношение pH + pOH = 14.
Определение pH имеет ключевое значение для оценки кислотно-основного состояния, активности ферментов, стабильности белков и эффективности лекарственных средств. В клинической практике pH крови измеряют преимущественно методом газоанализаторов и интерпретируют совместно с парциальным напряжением углекислого газа, концентрацией бикарбоната и избытком оснований. Отклонение pH артериальной крови ниже 7,35 соответствует ацидемии, а выше 7,45 — алкалемии.
| Показатель или среда | Характеристика | Клинико-биохимическое значение |
|---|---|---|
| pH | −log10a(H+); в разбавленных растворах приблизительно −log10[H+] | Основной количественный показатель кислотности среды |
| pOH | −log10[OH−] | Характеризует концентрацию гидроксид-ионов, а не непосредственно pH |
| Нейтральная среда | pH около 7 при 25 °C | Концентрации H+ и OH− приблизительно равны; значение нейтрального pH зависит от температуры |
| Кислая среда | pH ниже нейтрального значения | Концентрация H+ превышает концентрацию OH− |
| Щелочная среда | pH выше нейтрального значения | Концентрация OH− превышает концентрацию H+ |
| Артериальная кровь | Физиологический pH 7,35–7,45 | Поддерживается буферными системами, вентиляцией лёгких и почечной регуляцией |
| Моча | Обычно pH примерно 4,5–8,0 | Отражает способность почек выводить нелетучие кислоты и сохранять бикарбонат |
Таким образом, правильное толкование pH связано именно с логарифмической оценкой содержания ионов водорода, а не с прямым указанием их концентрации. Буферные системы организма ограничивают колебания pH, связывая избыток кислот или оснований. Наиболее важными внеклеточными буферами являются система бикарбонат/угольная кислота, гемоглобиновая и белковая системы. Точная интерпретация pH требует учёта температуры, состава раствора и совокупности других показателей кислотно-основного состояния.