Referat la Chimie - pH si viatǎ sǎnǎtoasǎ

Cuprins

*

Introducere

pH si viatǎ sǎnǎtoasǎ

*

Rolul pH-ului in medicina

*

Metode de masurare a pH-ului

*

Concluzii

*

Bibliografie

*Introducere

Semnificatia si masurarea pH-ului ocupa un loc important in numeroase domenii practice si stiintifice: in analiza chimica, in controlul si reglarea proceselor tehnologice, in studierea echilibrelor chimice, etc.

Fiecare este familiarizat cu termenul de valoare a pH-ului de la ploile acide sau de la balanta pH-ului din cosmetice.

Pentru experti, valoarea pH-ului reprezinta una dintre cele mai importante valori ce caracterizeaza calitatea unui fluid.

De ce? Deoarece comportarea chimica a fluidului este determinata de natura sa acida neutra sau alcalina.

Cateva exemple: raurile sau lacurile care sunt prea acide nu sunt propice vietii animale sau vegetale; apa potabila care este prea acida este nesanatoasa si totodata corodeaza tevile de transport ale apei; si, in sfarsit, valoarea pH-ului este un factor decisiv pentru o mare varietate de procese din industria chimica, de la obtinerea plasticului pana la desulfurizarea gazului.

In lucrarea de fata se trateaza aspecte teoretice si practice ale pH-ului si metodelor de masurare ale acestuia, indicandu-se unele aplicatii ale acestuia in diferite domenii.

Aceasta lucrare este structurata pe sapte capitole, fiecare dintre ele tratand aspecte diverse ale studiului pH-ului si aplicatiilor sale.

Capitolul de fata aduce lamuriri de ordin general cu privire la scopul si cuprinsul lucrarii.

In capitolul doi se prezinta cateva notiuni teoretice de baza despre pH incepand cu definirea notiuni de pH, gradul de aciditate si alcalinitate al solutiilor, calculul si modul de reprezentare a pH-ului si caracteristicilor statice ale procesului de neutralizare.

Capitolul trei pune in evidenta cateva metode de conversie a pH-ului in semnal electric, tipurile de electrozi utilizati.

Masurarea pH-ului se poate realiza fie prin metode electromagnetice, care se bazeaza pe diferenta de potential care apare intr-o solutie care contine ionii sai si solutia respectiva, diferenta de potential care depinde de concentratia acestor ionii si temperatura; sau prin metoda curenta, metoda ce se bazeaza pe definitia operationala.

Elementul propriu-zis cu care se realizeaza masurarea se numeste electrod si este de fapt traductorul de pH.

Electrozii folositi in masurarea pH-ului sunt de doua tipuri, electrozi indicatori ai activitatii ionilor de hidrogen si electrozi de referinta.

In capitolul al patrulea este prezentat un pH-metru electronic termocompesat ce realizeaza compensarea variatiilor de temperatura cu ajutorul unui semnal ce provine de la o sursa de referinta de tensiune de mare precizie.

Capitolul al cincilea prezinta unele din aspectele masurarii pH-ului in instalatiile industriale,cum ar fi industria celulozei, alimentara sau in procesele de extractie si prelucrare a produselor petroliere.

Unele criterii de alegere a pH-metrelor sunt evidentiate in capitolul al saselea, criterii ce tin cont de eficacitatea operationala, de costurile de utilizare sau de caracteristicile aplicatiei si specifiarea performantelor de referinta.

Rolul pH-ului in medicina

Rolul pH-ului in medicina

PH-ul urinei

PH-ul lichidului spermatic

PH-ul sanguin

PH-ul urinei

Examenul urinei este o parte importanta din examenul general al oricarui pacient. Analiza urinei este o parte integranta a diagnosticului la bolnavii din toate disciplinele medicinei, fiind o sursa de informatii care poate fi obtinuta rapid si usor . Pentru un regim mixt obisnuit urina din 24 de ore are reactie usor acida . Aceasta este exprimata prin pH, valorile variind intre 5 si 7. In conditiile fiziologice, pH-ul urinar variaza in functie de alimentatie .

Un regim alimentar bogat in proteine scade pH-ul urinar fiind cuprins intre 5,2 si 5,3 , in timp ce intr-un regim exclusiv vegetarian, urina este alcalina , cu pH cuprins intre 7,0 si 7,5.

Valori scazute ale pH-ului urinar (urini acide ) se intalnesc in reumatismul poliarticular cronic, diabetul zaharat, insuficienta renala.

Valori crescute ale pH-ului urinar (urini alcaline) observam in varsaturi abundente si in infectii ale cailor urinare.

PH-ul lichidului spermatic

Scopul examinarii lichidului spermatic este de a determina cauza sterilitatii masculine.

Sperma normala are de obicei un pH alcalin (pH= 7,6 -8). Determinarea pH-ului este importanta deoarece in cazurile de trecere a pH-ului spre aciditate pana la 6 si sub aceasta cifra, se observa o necrospermie - spermatozoizii sunt prezenti, dar imobili (o mobilitate crescuta, cu un numar mare de spermatozoizi este proportionala cu fertilitatea).

PH-ul sanguin

Analizele sangelui ne dau informatii importante si diverse asupra starii de sanatate a unei persoane (uneori anormalitatile apar in sange cu ani inainte de a se manifesta ca boala).

Lichidele organismului au in general o reactie usor alcalina, astfel pH-ul sanguin arterial variaza intre 7,39-7,44; in sangele venos (in repaus) este cu 0,02 mai scazut decat cel arterial, considerandu-se pH-ul normal pentru sange venos pana la 7,35; in hematie este mai scazut decat cel plasmatic cu 0,08-0,14.

La persoanele in varsta pH-ul sanguin e mai apropiat de limita inferioara (sangele devine mai acid), iar la copii e mai crescut, ceea ce favorizeaza fenomenele de crestere.

PH-ul e scazut dimineata, pentru ca excitabilitatea centrilor respiratori scade in cursul noptii si se acumuleaza dioxid de carbon. El scade deasemenea in efortul fizic, prin formarea unui exces de acid lactic, precum si in cursul digestiei intestinale. Creste in timpul digestiei gastrice datorita pierderii de H+ prin sucul gastric.

Devierile pH-ului in afara limitelor amintite produc tulburari grave si chiar moartea. Limita inferioara compatibila cu viata este 6,8 iar cea superioara 7,8.

Echilibrul ionilor de H este agresionat in mod normal de aportul sau producerea de alcaline si acizi. Agresiunea alcalina consta in aportul de radicali bazici continuti in alimente (mai ales in legume, fructe) sau in urma reabsorbtiei unora dintre secretiile digestive alcaline.

Agresiunea acida este mult mai importanta si provine din alimentatie (proteine, glucide, lipide). Pana in prezent a fost descrisa o tripla sursa de H+:

-arderea incompleta a unei parti de lipide si glucide (in mod normal ele sunt arse pana la H2O si CO2, ambele eliminandu-se);

-oxidarea aminoacizilor sulfurati proveniti din catabolizarea proteinelor, care da nastere la acid sulfuric transformat imediat in sulfati. Aceasta sursa de H+ sta la originea a 60-80% din acizii formati in organism;

-oxidarea si hidroliza fosfoproteinelor care produc acid fosforic transformat apoi in fosfat.

Constanta pH-ului sanguin , conditie homeostatica deosebit de importanta pentru procesele biologice, este mentinuta de sistemele tampon din sange . La acestea se adauga mecanisme diferite, care adapteaza functiile organismului la necesitatea de a elimina substantele acide sau bazice.

Sistemele-tampon

Prin sistem tampon se intelege existenta concomitenta in solutie a unui acid slab (putin disociabil) si a uneia dintre sarurile sale cu o baza tare ( puternic disociabila ) , ceea ce confera posibilitatea de a tampona un acid sau o baza puternica . Acidul puternic va reactiona cu cationul sarii sistemului tamponat luand nastere acidul slab care , disociind putin nu va modifica important pH-ul. O baza puternica va reactiona cu acidul slab formand sare si apa .

Mecanisme biologice de reglare a pH-ului

Mecanismul respirator-intervine in echilibrului acido -bazic prin cresterea sau sacderea eliminarii de CO2 si H2 O.

Mecanismul renal este cel care rezolva urmarile agresiunilor asupra balantei ionilor de H, deoarece sistemele -tampon corijeaza doar temporar dezechilibrele , iar mecnismul respirator nu poate face fata decat pana la un anumit nivel, ca mijloc de compensare.

La mentinera echilibrului acido-bazic contribuie si alte organe.

Ficatul   neutralizeaza ionii si transforma acidul lactic in glicogen..

Pielea elimina acizi (uric ,lactic ,etc.) , rol mai evident in transpiratia abundenta .

Tractul digestiv influenteaza echilibrul acido- bazic in functie de reactia secretiilor . In decursul digestiei gastrice se pierde acid sub forma de HCl, prin care se reduce aciditatea plasmei , iar in digestia intestinala prin secretia intestinala si pancreatica (cu un pH=8), pentru ca se pierd echivalenti alcalini sub forma de bicarbonat,se produce o scadere a pH-ului.

Dezechilibre acido-bazice

Acidoza : apare prin cresterea cantitatii de acizi (care poate fi metabolica sau respiratorie ) sau spolierea de baze, mecanisme care duc la scaderea pH-ului sub 7,35.

Alcoza: apare prin scaderea cantitatii de acizi sau acumularea de baze (care poate fi de asemenea metabolica sau respiratorie ), ceea ce duce la cresterea pH-ului peste 7,40.

vActiunea ph-ului in Organismul Uman

Respiratia

vCresterea concentratiei ionilor de hidrogen din sange accelereaza respiratia.

vEfectul se realizeaza prin chemoreceptorii vasculari, care sunt sensibili la variatiile concentratiei ionior de H din sange.

vScaderea pH-ului sanguin duce la intensificarea respiratiei.

vCresterea pH-ului inhiba functia respiratorie.

vIn timpul efortului fizic se acumuleaza in sange o cantitate insemnata de cataboliti acizi(acid lactic, acid glumatic ect).

Saliva

vSaliva mixta contine 99.3% apa si 0.7% reziduu uscat, format din 0.2% substante anorganice si 0.5% substante organice.

vSubstantele organice sunt reprezentate prin mucina, globuina si fermenti.

vSubstantele anorganice sunt reprezentate prin saruri de K, Na, Ca, Mg sub forma de bicarbonati si sulfati, tinuti in solutie prin reactia usor acida a salivei- pH 6.7-7.0

Digestia gastrica

vActiunea chimica a stomacului asupra alimenteor se datoreaza prezentei sucului gastric, un lichid incolor, limpede, cu o reactie puternic acida pH 1-1.5

vSucul gastric este format din 99% apa si 1% reziduu uscat, ce contine atat subst organice si anorganice. Dintre subst anorganice rolul cel mai important il are acidul clorhidric HCl.

vHCl creeaza conditii optime de pH pt activitatea sucului gastric.

Digestia intestinala

vActiunea chimica a intestinului subtire se realizeaza prin sucul pancreatic, intestinal si bila.

vSucul pancreati contine bicarbonat de sodiu, de potasiu si clorura de sodiu care ii confera o reactie usor alcalina: pH 7.5-8.2.

vSucul intestinal are in compozitie subst anorganice(Na+, Cl-, HCO3-, N+) care-i confera un pH usor alcalin :7-8.5.

v Sarurile anorganice din compozitia bilei (NaCl, NaHCO3) ii asigura un pH alcalin 7.7.

Rinichiul- stabilizator acido-bazic

vMetode:

va)economisirea bazelor-Na prin eliminarea unor acizi slabi- acid carbonic,uric hipuric,betaoxibituric.

vb)secretia de amoniac pt neutralizarea acizilor liberi care se elimina sub forma sarurilor de amoniu.

vc)utilizarea sarurilor de fosfati ca sistem tampon. In urma unui efort fizic, cand reactia sangelui tinde sa scada, rinichii elimina fosfati acizi(NaH2PO4), iar cand pH-ul sanguin tinde spre alcalinitate accentuata, rinichii elimina fosfati dibazici -Na2HPO4.

Reactia urinii VS. alimentatie

vReactia urinii depinde de alimentatie:

v- in urma unei alimentatii mixte, urina este usor acida cu un pH aproximativ 6 (extreme 4.8-8.2).

v- o alimentatie vegetariana duce la formarea urinei cu un caracter usor alcalin pH 7.5-8.

v- o alimentatie bogata in proteine accentueaza aciditatea urinii pH 4.8-5.2.

Analizatorul vizual

vIn ochiul tinut la intuneric reactia retinei este neutra, iar in ochiul luminat ea devine acida.

vAceasta modificare de pH se explica prin prezenta fosforului anorganic, care rezulta din descompunerea subst fotosensibile aflate in elementele senzoriale.

Metobolismul de adaptare

vFenomenee de metabolism adaptiv pot fi surprinse chiar la microorganisme. Produsele metabolice eliberate de aceste organisme in mediu nu sunt produse riziduae inutile.

vDe pilda la unele microorganisme aerobe saprofite, in conditii aerobe de viata si la un pH neutru inmultirea este intensa, iar in mediu nu se acumuleaza produse metaboice.

vDaca pH-ul devine alcalin, in mediu apare acid acetic, produs de oxidare, care tinde sa aduca spre neutralitate pH-ul.

v In mediul alcalin unele microorganismele utilizeaza de preferinta ioni amoniacali, ceea ce scade alcalinitatea.

vEle elimina azot mai ales sub forma de uree, prevenind alcalinizarea excesiva.

v?Deseuri modificate? care asigura mentinerea unor valori optime de pH, par a fi multe din produsele fermentatiilor:alcooli, cetone etc.

*pH si viatǎ sǎnǎtoasǎ

Toate procesele vitale din organism se desfasoara la valori exacte ale pH-ului. Caracterul acid sau bazic al unei solutii poate fi pus in evidenta folosind indicatori acido-bazici numiti si indicatori de pH. Un indicator de pH este o substanta care are o anumita culoare cand se gaseste in forma sa de acid, si o alta culoare , diferita, cand se gaseste in forma de baza conjugata.

In organismul animal precum si in organismul omului, multe dintre reactiile chimice sunt extrem de sensibile la pH-ul mediului de reactie. Pentru mentinerea constanta a pH-ului in mediul intern, organismul uman foloseste ca mecanisme functionale:

Neutralizarea acizilor si a bazelor de catre solutii tampon

Eliminarea renala a excesului de acizi

Eliminarea functionala a dioxidului de carbon, cel mai frecvent produs de metabolism.

Sangele uman are pH-ul cuprins intre 7,38-7,52. Prin urmare el este usor bazic si numai in aceste conditii celulele sangelui isi pot indeplini functiile lor.

Dacǎ valoarea pH-ului sangelui nu se incadreazǎ in intervalul amintit existǎ riscul mortii:

Prin comǎ, dacǎ pH-ul este mai mic de 7;

Prin tetanizare, dacǎ pH-ul este mai m are de 7,8 (tetanie contractii puternice involuntare ale muschilor).

Rinichiul este un organ cu rol foarte important in reglarea pH-ului. pH-ul urinei are valori normale intre 4,5-8. Aceastǎ "plajǎ" relativ largǎ a valorii pH-ului depinde de modul in care rinichiul eliminǎ excesul de aciditate sau bazicitate din sange (valoarea normalǎ a pH-ului urinei este de 6,2). pH-ul urinei variazǎ in functie de alimentatie; este acid, in cazul alimentatiei bogate in carne, si bazic, in cazul unui regim vegetarian.

Stomacul este un organ care prezinta secretii foarte acide (pH~1) valoarea aceasta scazutǎ a pH-ului fiind legatǎ de functiile sale digestive.In timpul digestiei, alimentele sunt prelucrate si cu ajutorul bilei si a sucului pancreatic (pH≈1) .Arsurile pe care le simtim uneori in stomac se datoresc cresterii aciditǎtii.

Hiperaciditatea este o tulburare functionalǎ care se manifestǎ prin cresterea excesivǎ a cantitǎtii de acid clorhidric din secretia gastricǎ, tulburare intalnitǎ in cazul gastritei si a ulcerului duodenal.

Hipoaciditatea este o tulburare organicǎ datoratǎ scǎderii secretiei sucului gastric sub valorile normale si cauzatǎ de unele boli de stomac.

Uneori pentru a elimina excesul de aciditate unele persoane consumǎ "bicarbonat de sodiu" (carbonat acid de sodiu).

Gastritele acute sunt boli inflamatorii ale mucoasei gastrice cauzele lor fiind ingestia de alcool, bauturi concentrate, substante toxice ca amoniacul, mercurul, acidul sulfuric, soda caustica, medicamente.

Pǎrul si pielea sunt si ele pǎrti ale organismului si se pare cǎ ar trebuii sǎ folosim produse cosmetice cu pH aproximativ 5,5 deci slab acid pentru a neutraliza alcalinitatea introdusǎ de apǎ sau detergenti. Firul de pǎr este format din catene lungi de aminoacizi iar intre aceste catene apar legǎturi, formandu-se un polimer, o moleculǎ uriasǎ formatǎ din foarte multi aminoacizi care se repetǎ unul dupǎ altul. Aminoacizii sunt substante organice, reprezentand unitatile structurale de bazǎ ale proteinelor.

Intre lanturile de aminoacizi pot apǎrea legǎturi de hidrogen, de sulf, sau punti saline (de tip ionic).Cand ne spǎlǎm pe cap, puntile de hidrogen se rup, ele se vor reforma in alte pozitii asigurand trainicia pǎrului nostru.

Dacǎ samponul folosit este foarte acid (pH=1-2) puntile de hidrogen si cele saline nu se mai formeazǎ, pǎrul devine fragil si fǎrǎ strǎlucire. Dacǎ pH-ul este unul bazic (8,5) dǎuneazǎ de asemenea    pǎrului.

Pentru cǎ majoritatea tinerilor consumǎ mari cantitǎti de alcool (bere sau bǎuturi distilate) precum si tutun, toate acestea asociate cu o hranǎ necorespunzǎtoare cum ar fi: nu existǎ un program de masǎ, se consumǎ alimente gen fast food, foarte multe prajeli au drept efect deteriorarea mucoasei stomacale astfel incat, sucul gastric, care s-a vǎzut mai sus este foarte acid, ajunge la peretele stomacului incepand erodarea acestuia.

Dupǎ cativa ani cei care nu renuntǎ la asemenea obiceiuri incep prin a avea la inceput gastrite iar apoi alte boli mai grave la nivelul stomacului sau a intestinelor

Majoritatea proceselor metabolice din organism genereazǎ direct sau indirect cantitǎti apreciabile de ioni H, ceea ce face ca ele sǎ fie considerate - in ansamblu - drept procese producǎtoare de acizi. Dintre acestea fac parte, in primul rand, cǎile catabolice fundamentale ale principiilor imediate (glucide, lipide, proteine). Astfel:

a) Glicoliza, calea initialǎ de degradare a glucozei din metabolismul glucidic, conduce la formarea de acid piruvic sau de acid lactic. Fiecare moleculǎ de glucozǎ (cu 6C) conduce la cate douǎ molecule de acid piruvic sau lactic si fiecare din acesti acizi elibereaza prin disocierea carboxilului lor ioni de hidrogen.

b) In metabolismul lipidelor, degradarea trigliceridelor are ca rezultat - incǎ de la prima etapǎ de desfacere hidroliticǎ a acestora - eliberarea acizilor grasi constitutivi. Ulterior, degradarea oxidativǎ a acizilor grasi duce la formarea corpilor cetonici ( acidul - hidroxibutiric si acidul acetoacetic) precum si la cantitati apreciabile de bioxid de carbon care - ca si in cazul precedent - genereazǎ ioni H+ din acidul carbonic corespunzǎtor.

c) In cazul metabolismului proteic, formarea ureei - ultimul catabolit al proteinelor din organismul uman - este un proces generator de acizi. De asemenea, degradarea oxidativa a aminoacizilor, proveniti din proteine, este si ea generatoare de acizi. Spre exemplu, din degradarea oxidativǎ a metioninei se elibereazǎ - in final -cantitǎti aprecibile de protoni. .            Hrana datoritǎ unor componenti alimentari, reprezintǎ si ea o sursǎ de ioni H+ in organism. Spre exemplu, fosforul din alimente - in urma degradǎrilor hidrolitice si oxidative din organism - este transformat in acid fosforic ( sau anionul HPO care disociazǎ ca acid). Astfel, prin oxidarea completǎ a fosfolipidului complex numit lecitinǎ rezultǎ cantitǎti mari de protoni. Desi obtinerea de baze in organism are loc in mai micǎ masurǎ, produsul final de oxidare in majoritatea degradǎrilor este baza anionica, HCO, care se formeazǎ in cantitǎti apreciabile. Pe de altǎ parte, majoritatea alimentelor vegetale din hranǎ sunt considerate surse alcalinizante, tocmai pentru cǎ in urma degradǎrilor genereaza baze anionice de felul bicarbonatului tinand seama de cele mentionate aici, se intelege cǎ organismul este confruntat, in permanentǎ, cu numeroase tendinte acidifiante si alcalinizante care-i amenintǎ pǎstrarea constantǎ a pH-lui mediului intern. Impotriva acestor tendinte organismul 'se aparǎ' prin utilizarea sistemelor tampon si prin alte mecanisme fiziologice. Parametrul mediului intern numit pH (reprezinta logaritmul cu semn schimbat al concentratiei H) este unul dintre parametrii biologici a cǎrui valoare normalǎ, pentru organismul uman, este cuprinsǎ intre limite foarte apropiate: 7,35-7,42.

Variatia foarte restransa a valorii normale a pH-lui, in comparatie cu variatia valorii altor parametrii ai homeostazei mediului intern, rezultǎ din faptul cǎ majoritatea enzimelor ce controleazǎ metabolismul celular au un pH optim de actiune, cu limite foarte apropiate si dependent de valorile lui extracelulare. Din acest motiv mentinerea pH-ului mediului intern este o conditie obligatorie pentru desfǎsurarea activitǎtii metabolice a organismului. Pentru indeplinirea acestei conditii, echilibrul acido-bazic prezintǎ mecanisme complete si rapide, legate de desfǎsurarea functiilor vitale ale organismului.

Tendintele de variatie, in sensul cresterii sau scǎderii pH-ului in diferite conditii de activitate a organismului, sunt controlate prin intermediul sistemului tampon ale sangelui si prin intermediul activitǎtii diferitelor organe (in special rinichiul si plǎmanul). Sistemul tampon este format fie dintr-un acid slab si sarea sa cu o bazǎ tare, fie dintr-o bazǎ slabǎ si sarea sa cu un acid puternic. Deoarece tendinta de crestere a aciditǎtii (scǎderea pH-ului) este preponderentǎ in organismul uman, sistemele tampon antiacide sunt bine reprezentate. Unele sisteme tampon din organism sunt constituite numai din substante anorganice iar altele din substante organice (mai mult sau mai putin complexe). In ordinea complexitatii lor crescande, principalele sisteme tampon din organism sunt:

1) sistemul tampon acid carbonic-bicarbonat,

2) sistemul tampon al fosfatilor,

3) sistemul tampon al unor acizi organici si

4) sistemul tampon al hemoglobinei.

1) Dintre sistemele tampon din organism cel mai important si mai rapid controlat este sistemul bicarbonat/acid carbonic ( HCO/CO). Importanta sa deosebitǎ rezultǎ din faptul cǎ, pe de o parte, CO este produs continuu de cǎtre metabolismul celular, iar pe de altǎ parte, acesta formeazǎ cu apa, in prezenta anhidrazei carbonice, acidul carbonic (HCO) care disociaza usor HCO si H. Acest sistem cuprinde exces de componentǎ bazicǎ (bicarbonat). Intr-adevǎr, concentratia bicarbonatului de sodiu din sange este de 20 de ori mai mare decat cea a acidului carbonic. Datoritǎ acestui fapt, sistemul tamponeazǎ eficient acizii realizand pǎstrarea constantǎ a pH-ului mediului intern (sangelui). Un alt aspect care conferǎ sistemului tampon bicarbonat/acid carbonic o importantǎ functionalǎ deosebitǎ este posibilitatea de reglare foarte rapidǎ a concentratiei lui sanguine datoritǎ controlului respiratiei, care se realizeazǎ prin valoarea presiunii lui partiale din sangele arterial, prin intermediul chemoreceptorilor periferici din sinusul carotidian si ai celor centrali din sistemul nervos. Astfel, o crestere a presiunii partiale a CO si, implicit, a concentratiei sangiune a H (acidoza) va determina cresterea frecventei respiratorii si eliminarea excesului de CO. In conditiile scǎderii presiunii partiale a CO (alcaloza) frecventa respiratorie scade. Din mecanismele prezentate rezultǎ cǎ functia respiratorie are o importantǎ deosebitǎ in mentinerea echilibrului acido-bazic al organismului.

2) Sistemul tampon al fosfatilor se aflǎ atat in celule cat si in spatiul extracelular. Eficienta lui este mare; in special, in celule unde concentratiile KHPO si KHPO sunt de asemenea mari. In spatiul extracelular componentii sistemului sunt fosfatii de sodiu (NaHPO si NaHPO), corespunzǎtori celor de potasiu, intracelulari. Sistemul tampon al fosfatilor din compartimentul extracelular este mai putin eficient decat cel constituit din acid carbonic si bicarbonat. Trebuie retinut insa cǎ in saliva ambele sisteme tampon (acid carbonic - bicarbonat de sodiu si fosfat monosodic - fosfat disodic) sunt deosebit de eficiente pentru mentinerea constantǎ a pH-ului salivar.

3) Sistemele tampon ale unor acizi organici sunt constituite, in special, din: acid lactic si lactat alcalin, acid piruvic si piruvat alcalin, acid acetoacetic si o sare a sa alcalina..

4) Sistemul tampon al hemoglobinei. Hemoglobina isi poate exercita actiunea tampon in special, datoritǎ faptului cǎ cuprinde - in partea sa proteicǎ - multe resturi de histidina. Acesta este un aminoacid cu nucleu imidazolic care, avand capacitatea sǎ accepte si sǎ cedeze H la un atom de azot din heterociclul sau, poate functiona ca baza sau ca acid. Hemoglobina intrǎ in constitutia a doua sisteme tampon:

a)hemoglobina acida - hemoglo-binat de potasiu

b)oxihemoglobina - oxihemoglobinat de potasiu. Atat sistemul care cuprinde hemoglobina cat si cel care cuprinde hemoglobina oxidatǎ (oxihemoglobina) reprezintǎ cele mai importante sisteme tampon cu componente proteice din sange.

Dacǎ mecanismele respiratorii nu pot compensa perturbǎrile echilibrului acido-bazic, functia de excretie renalǎ reprezintǎ urmatorul mecanism de control al pH-ului mediului intern. Rinichiul intervine in acest proces atat prin reabsorbtia si sinteza bicarbonatului cat si prin secretia H, sub forma acizilor nevolatili - pentru fiecare mol de H eliminat prin urinǎ se reabsoarbe sau se sintetizeazǎ un mol de HCO. Functia rinichiului in controlul echilibrului acido-bazic este mai lentǎ si depinde in special de valoarea pH-ului sanguin. Deci, rinichiul, in functie de valoarea pH-ului sanguin, elimina fie excesul de acizi, fie excesul de baze.

*METODE DE MASURARE A pH-ULUI

Metodele electrometrice de masurare a pH-ului se bazeaza pe diferenta de potential care apare intre un electrod metalic cufundat intr-o solutie care contine ionii sai si solutia respectiva, diferenta de potential, care depinde de concentratia acestor ioni si temperatura.

La suprafata de contact dintre electrodul metalic si solutia care contine ionii acelui metal (sau intre doua solutii de concentratii ionice diferite,dintre care una este cunoscuta iar cealalta necunoscuta, separate printr-un perete semipermeabil) apare diferenta de potential care este dependenta de activitatea ionica, respectiv de concentratia solutiei necunoscute.prin masurarea diferentei de potential se poate determina deci, concentratia solutiei necunoscute in conformitate cu relatia lui Nernst:

E=E₀+[(RT)/nF]ln a.

unde E este diferenta de potential, E₀ este potentialul de lectrodmarime specifica pentu metalul respectiv, R-constanta gazelor perfecte (8310J/grd.mol), F-constanta lui Faraday (96.500C/mol) si a-concentratia activa a ionilor in solutie.

Daca in relatia anterioara se inlocuiesc valorile numerice, se gaseste ca:

E= E₀+(60mV)(T/300)lg a.

unde T este dat de Kelvini.

Pentru a putea masura potentialul unui electrod fara solutie este necesara utilizarea a inca unui electrod, care sa faca "contactul" la electrolit, denumit electrod de referinta al carui potential fata de solutie trebuie sa fie independent de concentratia ionilor de hidrogen din solutie. Se formeaza in acest fel un "element galvanic".(fig.3.1) s carui schema echivalentaeste data in fig.3.2. Tensiunea T are valori tipice de zeci de milivolti, iar rezistenta interna r atinge pentru realizarile curente valori mari, cuprinse in gama 1.10 l

Primul electrod, al carui potential depinde de concentratia ionilor de hidrogen, se numeste electrod de masurare.

Electrodul primar, pentru aproximativ toate masurarile de pH, este electrodul de hidrogen. Datorita unor serii de inconveniente de ordin experimental, electrodul de hidrogen este inlocuit in masurarile curente de pH cu alti electrozi indiocatori ai activitatii ionilor de hidrogen: electrodul de sticla, electrodul de chinhidron, elctrodul de antimoniu. Dintre toate acestea, cel mai utilizat este electrodul de sticla.

Electrozi de referinta utilizati in cele mai multe cazuri sunt elctrodul de calomel saturat si electrodul de argint-clorura de argint. Dintre acestia, electrodul de calomel saturat este cel mai utilizat.

Deci, determinarea concentratiei ionilor de hidrogen se face prin masurarea tensiuni termoelectromotoare care apare intre doi electrozi cufundati in solutia de analizat. Valoarea obtinuta exprima corect marimea masurata numai daca sunt satisfacute conditiile de valabilitate

ale ecuatiei lui Nernst, respectiv numai daca curentul prin lantul de masurare este nul. Acest regim se obtine cu buna aproximatie daca se folosesc milivoltmetre electronice cu impedante de intrare foarte mare.

Dupa cum s-a precizat, electrodul de masurare si electrodul de referinta cufundati in solutie constitue o pila electrochimica de rezistenta interna care poate ajunge la valori de 10 la 12W. Pentru masurarea tensiuni electromotoare este necesar ca impedanta de intrare a milivoltmetrului sa fie de ordinul 10 la14W. Un etaj de intrare cu tranzistori cu efect de cimp cu strat de oxid poate asigura in conditi bune o impedanta de intrare de 10 la 14W

Rezultate bune se obtin cu amplificatoare cu modulatoare cu diode varicap sau cu condensator vibrant.

Schema simplificata a unui pH-metru este este prezentata in figura 3.3.

Se remarca insa faptul ca o parte din tensiunea de iesire este introdusa la intrare prin grupul de rezistente R1-R3,P1,P2 .

Se realizeaza astfel o reactie negativa globala care conduce la stabilizarea parametrilor amplificatorului.

Acelasi circuit este folosit si pentru corectarea variatiei cu temperatura a tensiuni electromotoare care apare intre electrozii de masurare. Compensarea se poate realiza automat prin introducerea in circuit a rezistentei de platina Rt, sau manual, cu ajutorul potentiometrului gradat P2. In cel de-al doilea caz, in vasul de masurare trebuie introdus un termometru.

Sursa de tensiune reglabila Ec introdusa in serie cu electrodul de referinta este folosit pentru compensarea potentialului de asimetrie.

---- + +----- ----- ----- -- ------ -------

----- + ----- ----- ----- --- ----- -------

----- ----- ---------- ----- ----- ---------------

----- ----- -------------- ----- ----- ---------------

a b

Fig. 3.1.

r

E+

c

Fig. 3.2: Diferenta de potential dintre un electrod metalic si o solutie care contine ionii acelui metal (a.), structura de principiu a unui traductor electrochimic (b.) si schema sa echivalenta (c.).

*Concluzii

Productia mai curata (PmC) reprezinta aplicarea continua, proceselor si produselor, a unei stradegii preventive in vedereareducerii riscurilor si impactelor de mediu. Ea se bazeaza pe reducerea la sursa a cantitatii si toxicitatii emisiilor si deseurilor, inainte ca acestea sa paraseasca procesul de peoductie si pe minimizarea impactelor de mediu in cursul intregului ciclu de viata incepand cu extractia materiilor prime si pana la evacuarea finala. In cadru unui sistem de gestiune holistic si responsabil, PmC este o metoda prin care totalitatea costurilor si impacturilor de mediu poate fi determinata de la inceput iar intrarile totale in mediu pot fi reduse treptat prin aplicarea in fiecare faza a tehnicilor PmC.  

Masurarea si raportarea interna aeficienta a rezultyatelor legate de ape constitue un mecanism in care experienta de exploatare serveste la identificarea zonelor care necesita schimbare sau inbunatatire in cea ce priveste :telurile si planurile de ansamblu legate de ape, sistemele folosite pentru implementarea telurilor stabilite si procesul de masurare ca atare.

In gestiunea calitatii totale a apei, masurarea si raportarea poate servi la indentificarea problemelor inainte de a apare;identificarea zonelor cheie care necesita atentie in gestiune si chletuiala de resurse posibila; asigurarea spprijionului pentri imbunatatirile necesare in sistemele de gestiune existente; asigurarea unei baze realiste pentru fixarea obiectivelor de performante viitoare si pentru amentine responsabilitatea managerilor.

Trei obiective permit trecerea de la protectia apelor la gospodarirea lor.

Trebuie sa plasam gospodarirea apelor si a resurselor in centrul deciziilor noastre si sa nu le mai consideram ca un rau necesar .

Efectul deciziilor noastre se va inbunatatii in masura in care se vor procedee care sa permita fixarea preturilor in functie de costurile efective ale unei resurse de apa .

Pentru a ajunge la o economie care sa respecte mediul, trebuie sa inceapa prin cresterea progresiva a taxelor pe consumul resurselor si prin redistribuirea directa a misloacelor financiare pentru a stimula inovatiile care sa reduca consumul si dezvoltarea solutiilor de inlocuire.

Fiecare poarta responsabilitatea propriului sau consum de resurse si a daunelor sale directe asupra mediului. Daca dorim o gospodarire sanatoasa a apelor, fiecare trebuie sa se simta interesat de problemele ecologice, in special de cele privind consumul de resurse

Pentru a sensibiliza consumatorii trebuie dusa o politica concentrata pe planul formarii, informarii si al taxarii.

Trebuie sa se diminueze consumul actual de resurse cu 2/3 in cursul anilor viitori . Acest din urma obiectiv corespunde cuantificarii primelor doua . O politica de taxare concertata vazand stimularea inovatiilor va permite atigerea acestui obiectiv.