pHと生物学

1.酸とアルカリ

酸は水溶液中で水素イオンHを生じ,塩基(アルカリ)は水酸化物イオンOHを生じる。

たとえば,塩酸は,
HCl→H+Cl
というようにHを生じるので酸性である。

水溶液が,酸性か中性か塩基性かは,H,OHの濃度[H],[OH]に着目して,次のように整理される。

水溶液の温度が25℃の場合
水溶液の温度が25℃の場合

温度が一定という条件の下では,[H]と[OH]の積[H] [OH]は,一定である。

たとえば,25℃の水溶液では,
[H] [OH]=1.0×10-14(mol/L)2
になる。

2.pH

水素イオンHの濃度[H]は,対数を使い,pH(ピーエイチ)という指数(水素イオン指数)で表される。

具体的には,pHは次の式で表される。
pH=log(1/[H])=-log[H]
上の表とあわせて考えると,

  • pHが7より小さい水溶液は酸性
  • pHが7の水溶液は中性
  • pHが7より大きい水溶液は塩基性

と言える。つまり,次のようになる。

pHと[H+],[OH-]との関係
pHと[H+],[OH-]との関係

3.身近なもののpH

例として,身近なもののpHを挙げる。

身近なもののpH
身近なもののpH

 


生物学との関わり

pHによって酵素タンパク質の立体構造が変わる。酵素は,立体構造が変わると働きを失うため,それぞれの酵素について,最もよく働くpH(最適pH)がある。