Вопрос к химикам

[imbg]

 А чисто теоретически - для тяжелой воды, где водород замещен дейтерием, существует понятие рН?



Допустим есть абсолютно идеальная тяжелая вода, где атомов водорода нет совсем, один только дейтерий. Определение же рН базируется на концентрации именно водорода. Есть ли рН, если нет водорода?

Верно ли, или это только мне кажется, тяжелая вода, или жидкий гелий, или расплав любого чистого метала не может иметь рН по определению?

Так ли это? И как зН тяжелой воды померять, если я не прав (я, например,была бы нужда, наверное воспользовался лакмусовыми бумажками).

Comments

Re: концентрации именно водорода.

[origen-72.livejournal.com]

А дейтерий он именно водород и есть с химической точки зрения и химически от протия неотличим в общем-то. Изотопные эффекты без биохимии обычно ничтожны.

Re: концентрации именно водорода.

[superhimik.livejournal.com]

Ну Вы батенька про изотопные эффекты загнули.

Что же касается конкретного случая, то имеет смысл говорить о рD. Конечно, в такой воде стеклянный элекрод что-то намеряет. Но это что-то не будет равно активности ионов водорода (протия).

Re: концентрации именно водорода.

[imbg.livejournal.com]

А л.ди реально пользуют pD?

Re: А л.ди реально пользуют pD?

[origen-72.livejournal.com]

А смысл? Там где изотопные эффекты дейтерия действительно сильны подобные интегральные показатели не используют, а с точки зрения чистой химии - разницы между изотопами нет.

Re: А л.ди реально пользуют pD?

[imbg.livejournal.com]

Ну это я так уже, в догонку :)

Re: концентрации именно водорода.

[superhimik.livejournal.com]

Думаю, этим занимается только то небольшое количество народа, которое работает с растворами веществ в дейтерированной воде.
pD тяжёлой воды при 25 С, в отличие от рН нормальной воды, равно 7,41.

[grihanm.livejournal.com]

Дейтерий химически от водорода отличается незначительно. ПиЭйч тяжелой воды определяется также как овычной. Но само понятие существует только для водных растворов

[imbg.livejournal.com]

Мне просто любопытно стало - прочитал что лошади да хомячки от питья тяжелой воды мрут через недельку-другую, а бактериям она по барабану. Но существование любой клетки возможно только в определенных значениях рН, и бактерии тут не исключение. И задумавшись, что естьм рН, и каково оно будет в бактерии,живущей в растворе на тяжелой воде, потерялся окончательно.

Через рН-шы мы обозначаем ионизацию активных групп ферментов. По умолчанию, я представлял что концентрация водородов отражает количество атак и ионизаций протонами боковых радикалов белков, и это должно быть довольно точное количество для каждого компартмента клетки. Т.е. дейтерий может также ионизировать группы (-COOH или -NH2), как и его легкий аналог?

[grihanm.livejournal.com]

Дейтерий химически обудет работать также как водород. Он таки постепенно заменит все доступные водороды.

Интересно от чего именно лошади да хомячки мрут? Ведь замена H на D может сильно повлиять в первую очередь на туннеллирование..

Re: Интересно от чего именно лошади да хомячки мрут?

[origen-72.livejournal.com]

Вопрос интересный, ибо надо и в еде весь протий заменить на дейтерий, что маловероятно было сделано. С другой стороны, изтопные эффекты у ферментов могут быть колоссальны. Пару месяцев назад коллега из Файзера говорил о цифрах в два порядка разницы (т.е. 100 РАЗ)

Re: Интересно от чего именно лошади да хомячки мрут?

[imbg.livejournal.com]

...The deuterated forms of drugs often have different actions than the protonated forms...

Из статьи http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10535697?dopt=Abstract

Re: The deuterated forms of drugs often have different actions

[origen-72.livejournal.com]

Ага. Именно про это был спич. При окислении, ферменты часто вырывают водород из молекулы субстрата и замещают его чем-то. В случае, если присутствует много дейтерия - реакция идет не совсем так, как без него. Особо заметен эффект, если фермент пытается вырвать дейтерий из субстрата вместо протия.

Re: The deuterated forms of drugs often have different actions

[superhimik.livejournal.com]

Судя по всему, дело не этом, а в том, что тяжёлая вода даёт более сильные водородные связи.

[imbg.livejournal.com]

...Эксперименты над млекопитающими (мыши, крысы, собаки)[1] показали, что замещение 25 % водорода в тканях дейтерием приводит к стерильности, иногда необратимой. Более высокие концентрации приводят к быстрой гибели животного; так, млекопитающие, которые пили тяжёлую воду в течение недели, погибли, когда половина воды в их теле была дейтерирована; рыбы и беспозвоночные погибают лишь при 90 % дейтерировании воды в теле. Простейшие способны адаптироваться к 70% раствору тяжёлой воды, а водоросли и бактерии способны жить даже в чистой тяжёлой воде[1]...
Из http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10535697?dopt=Abstract
перевод Вики (http://ru.wikipedia.org/wiki/Тяжёлая_вода)

Re: Эксперименты над млекопитающими

[origen-72.livejournal.com]

Ну значит это именно то, о чем я говорил - изотопные эффекты у ферментов.

Re: Эксперименты над млекопитающими

[imbg.livejournal.com]

т.е. не только заряд, но и масса элемента иногда критична - я правильно понимаю? Тяжелее группа не такая подвижная или реактивная, чем с традиционными водородами?

Re: не только заряд, но и масса элемента иногда критична

[origen-72.livejournal.com]

Получается что так. В смысле, говорит об очень высокой точности настройки современных биологических систем, работающих буквально на уровне элементарных частиц.

Re: Эксперименты над млекопитающими

[levyi-botinok.livejournal.com]

Думаю, трактовка с массой элемента не исчерпывающа. Масса элемента химически почти никакой роли не играет. Грубо говоря, частоты колебаний в молекуле слегка меняются (для дейтерия - не слегка), соответственно, вероятности распада в единицу времени, соответственно константы реакций. Но это, наверное, мелочи.

Протон (водород), в отличие от остальных элементов, является частицей, осуществляющей водородную связь. Помнится трактовка водородной связи, как резонансный обмен протоном. Дейтерий имеет в 2 раза большую массу - считай, в полтора раза меньше длину волны. Суперхимик вон говорит водородные связи сильнее будут. Я не соображу (сто лет квантовой химией не интересовался), но вроде, наоборот - слабее связи будут. То есть, засчет меньшей частоты колебаний и вероятности распада, дейтерий, наверное, успешно вытеснит водород (выглядит, как химически большая активность), но вот межмолекулярные связи (водородные), будут слабее.
Впрочем - могу ошибаться, мысли без справочников, навскидку.

Re: Эксперименты над млекопитающими

[imbg.livejournal.com]

Ну, изменение силы водородных связей - а на них зиждятся все структуры всех белков и иже с ними - этого вполне достаточно, чтоб за неделю разорвать хомячка. Наверное это главное объяснение токсичности D20

Re: Эксперименты над млекопитающими

[alexandr-i.livejournal.com]

Toxicology: Not hazardous according to Directive 67/548/EEC. High concentrations in the body can affect biochemical processes. Ingestion of large amounts impairs kidney function, CNS operation.

http://msds.chem.ox.ac.uk/DE/deuterium_oxide.html

Сила водородных связей и остальные свойства D2O очень близки к H2O. Только в случае очень большого процентного замещения воды на D2O в организме, это окажет влияние на (био)химические процессы. Последнее обусловлено сильным замедлением туннельного эффекта в реакции переноса протона.

P.S. Прошу прощения, не дописал оригинальный камент, пришлось стереть.

Re: Эксперименты над млекопитающими

[imbg.livejournal.com]

Таки да.
"Только в случае большого процентного замещения..." - видатьоно происходит через неделю постоянногопотребления D20

[rus-spec.livejournal.com]

Мне кажется, это происходит по причине легкости ядер водорода и дейтерия. При их движении достаточно сильны квантовомеханические эффекты, в особенности энергия нижнего вибрационного состояния состояния ниже для OD чем для OH. Более того процесс разрушения водородной связи связан с туннелированием водорода (или дейтерия) через потенциальный барьер, как следствие сильная зависимость от энергии основного состояния.