Hjem » Syre-/baseforstyrrelsernes patofysiologi » Hydrogenionen og pH
Hydrogenionen og pH
af Anders Kaack, d. 7. august 2022. Senest opdateret d. 8. september 2025
“It has something to do with water,” som Chinatowns tagline lød, og sikkert uden at vide det, fik filmen dermed også sagt en del om human fysiologi og de temmelig mange liter vand, som kroppen består af.
Man behøver næppe have nogen særligt god forståelse for vand for at kunne begå sig, hverken som kliniker eller som forsker i ethvert humanfysiologisk spørgsmål. Der er imidlertid nogen, der gør indsatsen, fx Martin Chaplin, der endda har lavet et ret imponerende gratis og frittilgængeligt website tilegnet vandet i alle dets former: frossent, flydende, fordampet og som ion.
Hydrogenionen, H+, en proton, findes ikke frit flydende i væske. Den kan ikke eksistere frit. Undertegnede er ikke kemiker, ej heller Martin Chaplin, men antagelig skyldes det kombinationen af protonens sparsomme størrelse og positive ladning. Det vil sige, at i modsætning til saltioner, som fx natrium, der har samme positive ladning, men rent fysisk fylder mere, er den positive spænding for protonen fordelt over en meget mindre overflade. Lidt svarende til babyen, der har en lille overflade til et ret stort kropsligt kraftværk og derfor hurtigt skal pakkes ind for at kunne overleve. Derfor kan protoner ekstremt nemt pardanne med den negativt ladede del af H2O, og danne hydroxoniumioner, H3O+, som er det, man i virkeligheden taler om, når man taler om hydrogenionen i væsker.
Og i virkeligheden taler man slet ikke om hydroxoniomioner, for de kan heller ikke eksistere frit, men associerer til andre vandmolekyler og danner iterativt mere umulige at skrive ionformer, fx H5O2+ og H13O6+.
Den samlede koncentration på et hvert givent af alle disse forskellige protonerede og associerende ionformer af vand i vand er omtrent 40 nmol/L, dvs. 40 × 10-9 mol i en liter vand. Det er ikke mange mol, når man tænker på, at koncentrationen af vand i vand er 55,5 mol per liter.
Definition af pH
Den samlede videnskab skylder en tidligere direktør for Carlsbergs laboratorier, den danske Søren Sørensen, den allertidligste definition af pH:
pH = -log10([H+])
Sådan at man kan udtrykke en væskes surhedsgrad, pH, ved at tage den negative 10-talslogaritme til koncentrationen af protoner i væsken.
P’et skulle på en eller anden måde skulle relatere til det tyske ord potenz med reference til ordet eksponent i Sørensens afhandling, forfattet på tysk, hvor han kaldte pH for Wasserstoffionenexponent. Muligvis kan det også bare relatere til, at han i eksperimenterne forud for afhandlingen brugte to elektroder, som han helt arbritært kaldte p og q.
Nu, velvidende, at man ikke på nogen fornuftig måde kan tale om koncentrationen af enkelte protoner i væske, men må tale om den samlede sum af protonerede vandmolekyler, så er en mere timelig definition:
pH = -log10(aH+)
Hvor koncentrationen af protoner er udskiftet med aktiviteten af “protoner” i vandet. Det er tilsyneladende sådan, at når man stikker en glaselektrode ned i væske, så vil de “protoner”, der er i vandet, generere et potentiale. Det potentiale er proportionelt med aktiviteten af protoner, aH+. Og det kan altså af folk, der ved noget om emnet opgøres til omtrent 40 nmol/L.
pH = -log10(4,0 × 10-10) = 7,4
Eller pH i arterielt plasma!
Så kan man med god rimelig spørge, hvad der menes med aktiviteten af protoner i vand, hvordan glaselektroden faktisk fungerer, hvilket potentiale, der genereres. Her kommer lægmand, som vi vist alle er i denne her sammenhæng, til kort.
For klinikeren er det vigtigere spørgsmål nok snarere, hvorfor det overhovedet er nødvendigt at bekymre sig om pH i den humane fysiologi: Det angår primært behovet for intracellulær ion trapping og velfungerende proteiner. Læs mere her.
Kilder
Yartsev, A (2022). Acid-Base-Physiology. DerangedPhysiology.com
Brandis, K. (2015) 1.3. The Hydrogen Ion. Acid-Base Physiology, anaesthesiamcq.com
Chaplin, M. (2021) Hydrogen Ions i Water Structure and Science (du får en advarsel, frygt næppe)