课题1溶液的酸碱性

拓展：酸碱花的奥秘在趣味化学表演会上，有一个同学制作的酸碱花最引人注目。这簇花五颜六色，有红色的、浅橙色的、浅蓝色的，等等。这些花之所以讨人喜欢，并不是因为它的美丽鲜艳，而是由于它的特殊性格，因为对酸碱的反应非常灵敏，所以人们送给它一个美称——酸碱花。别看这簇花没有芳香，可是却有一个非常重要的用途，它能及时无误地告诉人们空气中是否污染，准确地显示出空气的酸碱度来。你要不信，请看这簇花的制作者的表演吧！只见他千里拿着喷雾器，向花束喷去，当喷出的雾落到花上时，花的颜色全变了：大红色的变成深蓝色的，浅橙色变成粉红色的，浅蓝色变成淡红色……过一会儿，这个表演者又拿起另外一个喷雾器，再向这些花喷雾时，又出现了另外的景象：洁白的花变成了鲜艳的玫瑰红，粉红色的花则变成了闪闪发亮的黄色，棕蓝色的花又恢复了其艳丽的鲜红，淡红色变成淡蓝色，棕红色变成浅蓝……等等。真是变化多端，美不胜举。亲爱的读者，你知道这束酸碱花的奥秘吗？答案原来，这些纸花都分别浸在如下的化学药品中：石蕊、酚酞、甲基红、甲基橙、刚果红。然后取出晾干，就成为五颜六色的酸碱花了。浸刚果红的纸花是大红色，浸过甲基红的是浅橙色，浸过石蕊的是浅蓝色，浸过甲基橙的是黄色，而浸过酚酞的是白色。浸过的这些化学药品都是人们通常所称的“指示剂”。这些指示剂会随溶液的酸碱性不同而变化其颜色。表演者第一次喷出的是浓度为0．2％的稀盐酸溶液。第二次喷出的0．6％的烧碱溶液。嘿嘿任何花都对酸碱过敏。人体的pH缓冲体系多数细胞仅能在很窄的pH范围内进行活动，而且需要有缓冲体系来抵抗在代谢过程中出现的pH变化。在生物体中的三种主要缓冲体系是蛋白质、碳酸氢盐和磷酸盐（见下表），每种缓冲体系所占的分量在各类细胞和器官中是不同的。表：人体的主要缓冲体系系统解离反应pKa蛋白质HPr=H++Pr﹣碳酸氢盐H2CO3=H++HCO3﹣磷酸盐H2PO4﹣=H++HPO42﹣人体血浆里最重要的缓冲体系是碳酸氢盐缓冲体系。H2CO3=H++HCO3﹣有Henderson—Hasselbach方程可知：pH=pKa+lg〔HCO3﹣〕/〔H2CO3〕血浆的pH决定于碳酸氢盐与碳酸的比例，而不是决定于它们的绝对浓度。任何使pH改变的趋势都可以被缓冲，并通过调节这个比例而得到校正。如在正常代谢反应中形成的大量的酸与碳酸氢盐形成难解离的碳酸，有效地除掉了游离的氢离子。碳酸中的CO2又能通过肺部排除，从而稳定了血浆的pH。肾脏通过调节尿中酸或碱的排泄，也在保持体液的酸碱平衡中起重要作用，所以人尿的pH的正常变化范围是从~。细胞外液通常是弱碱性的，pH为，而许多动物胞浆的平均pH约为，在37℃时是中性的。几乎可以肯定，细胞器的pH不是，而且大多数细胞膜表面的pH要低于，这是由于带负电荷的细胞表面吸收H+的缘故。人的血液能清楚地说明pH调控的重要性。血液的pH必须保持在一个很窄的范围内，人才能存活，健康人血浆pH的变化范围就更窄了，正常人的血液pH在~的范围内，当pH低于时会发生酸中毒，pH低于会发生严重酸中毒昏迷致死；血液的pH高于会发生碱中毒，pH高于就会发生严重碱中毒导致的手足抽搐致死的严重后果。血液的pH之所以能保持相对稳定，是由于体内有良好的调节作用，其中一个重要因素就是血液中存在着多种缓冲对：血浆中：NaHCO3/H2CO3，Na~蛋白质/H~蛋白质，Na2HPO4/NaH2PO4其中HCO3﹣/H2CO3缓冲对在血液中浓度最高，缓冲能力最强，对维持血液正常pH的作用最重要。在血液或细胞中，H2CO3主要以CO2形式存在，与HCO3﹣存在以下平衡：在正常血浆中，〔HCO3﹣〕︰〔CO2〕=20︰1pH=+lg20/1=人体各组织、细胞代谢产生的CO2，主要通过血红蛋白和氧合血红蛋白的运输作用，被迅速运到肺部排出，故几乎不影响血浆的pH，当产生比CO2酸性更强的酸（如磷酸、硫酸、乙酸等）时，血液中HCO3﹣/CO2缓冲对便发挥缓冲作用，其中HCO3-可与代谢产生或外合产生CO2和H2O。增加的CO2大部分从肺部排出或通过血浆中蛋白质缓冲对和与之作用，，使〔CO2〕降低；减少的HCO3﹣可通过肾脏进行调节而得到补充，从而使〔HCO3﹣〕，〔CO2〕和〔HCO3﹣〕/〔CO2〕都恢复正常。当人体新陈代谢过程中产生的碱进入血液时，血液中的H3O+便立即与它结合生成水。H3O+的消耗有H2CO3的解离来补充，结果也使血液的pH保持稳定。蔬菜试酸碱你知道红椰菜也能试出酸碱度吗？蔬菜所以呈现绿色，是因为当中含有叶绿素。其实，蔬果呈现不同的颜色也是因为它们含有不同的色素；红椰菜便是其中的一种。红椰菜除了可供食用外，它的色素对酸碱度也非常敏感。只要用热水作为溶剂把红椰菜的色素提炼出来，它的色素便会在不同的酸碱值呈现出不同的颜色，与通用指示剂相似。表：红椰菜的色素在不同酸碱值所显示的颜色酸碱值颜色1深红2~3紫红4~6浅红7~9蓝10绿11黄绿12~14黄不过，化学家通常会使用甲基橙、石蕊或酚酞来测试溶液的酸碱值，因为这些指示剂在不同的酸碱值下会有明显的转变，在滴定时很容易便可以找到终点。这些指示剂在不同酸碱值下呈现不同的颜色：表：酸碱度指示剂酸碱值1234567891011121314甲基橙红橙黄石蕊红紫蓝酚酞透明浅粉红红饮用水的pH应为多少？我国最新的《生活饮用水卫生标准》即将于7月1日实施。该《标准》明确规定生活饮用水的pH范围为~。pH值成为生活饮用水的水质指标之一一事已引起人们的普遍关注。事实上，目前市场上销售的瓶(桶)装饮用水除农夫山泉、依云等少数品牌外，大部分品牌的产品包装上并不标注pH值，使消费者在选购时无法辨别。那么，什么是水中的pH值？它与人体健康有什么关系？如何选择健康饮用水？针对这些消费者十分关心的问题，日前，记者采访了杭州养生堂研究所副所长周力博士。pH是最重要的水质参数之一据周力博士介绍，概括国内外水专家及权威文献的论述，健康饮用水具有三大特征：一是含有一定量的硬度(钙镁离子的总和)；二是含有一定量的溶解性总固体(水中矿物质的总和)，即含有人体所需的全面而均衡的天然矿物质和微量元素；三是pH值在以上，呈弱碱性。他介绍说，水质指标很多，其中，pH值是最重要的水质参数之一。水的酸碱度均用pH值表达。一般天然水源的pH值为～。酸性物质(包括大部分的有机污染物)或酸雨的影响会使水的pH值降低到5左右。众所周知，在一般情况下水可以发生微弱的电离，即产生一个氢离子和一个氢氧根离子。习惯上，我们把氢离子浓度的负对数值作为溶液酸碱性的指标，简写为pH。在中性溶液中pH=7，pH大于7越多，则碱性越强，小于7越少，则酸性越强。在纯净水和人工矿物质水中，由于氢离子过剩均