Кислоты — это большой класс веществ в химии с широким спектром свойств. У кислотности есть несколько определений. В контексте нашей темы кофе и воды подойдёт то, что оставили в наследство дядюшки Бренстед и Лоури (кислотно-основная теория Бренстеда-Лоури).

Эта теория говорит о том, что кислоты в растворе частично или полностью распадаются на маленькую положительно-заряженную частицу «ион водорода» и всё остальное — большой или маленький хвост под названием «кислотный остаток». Такой распад редко происходит у всех молекул кислоты в растворе. Чаще часть вещества остается в виде молекулы, а часть распадается на заряженные частицы. На практике всё происходит ещё чуть сложнее, но наша цель: базовое понимание процессов. Поэтому упрощаем, где можем. Итак, примеры:

Соляная кислота (та, что в наших желудках) в растворе воды распадается на ион водорода и кислотный остаток «хлорид-ион».

Такой распад по-научному называется диссоциацией. Чем сильнее распадается вещество на ион водорода и остаток, тем сильнее будут проявляться его кислотные свойства. И, как следствие, чем больше в среде растворителя будет «диссоциированных ионов водорода», тем выше будет кислотность среды.

Рассмотрим пример посложнее с лимонной (цитрусовой) кислотой. Она обитает в кофе и в большом разнообразии пищи растительного характера. Эта кислота может давать от одного иона водорода до трёх штук в зависимости от степени диссоциации. На схеме ниже мы рассмотрим диссоциацию лимонной кислоты с образованием трёх ионов водорода и кислотного остатка с тройным отрицательным зарядом под названием «цитрат». Гулять так гулять!

То есть на этой схеме сразу три ступени диссоциации лимонной кислоты (отсоединение трех ионов водорода) мы условно объединили в одну реакцию.

Итак, закрепим в сознании сложную конструкцию: кислотность среды будет зависеть от того, насколько охотно кислота будет распадаться и высвобождать ионы водорода (сила диссоциации). Ещё будет зависеть от вида и молекулярного строения самой кислоты; от условий окружающей среды. Также от концентрации кислоты в растворе, разумеется.

Обобщая и подытоживая: от концентрации свободных ионов водорода в растворе. И пока самая высокая концентрация свободных ионов водорода находится в моем лице ранним утром.

Если без шуток, то у кислотности действительно есть своя шкала измерения. И измеряется она не угрюмостью личика, а величиной pH. В водных растворах pH представляет собой шкалу с ценой деления от 0 до 14, где 7 — нейтральная среда. Чтобы было легче ее понять и не лезть в математические разбирательства, нужно запомнить, что чем кислее, тем меньше значение pH.

При смещении pH от 7 к 6, концентрация свободных ионов водорода увеличится аж в 10 раз! Если сдвинемся с 7 до 5, то уже в 100 раз. И так далее. Если было 8, а стало 2, то активность ионов водорода возрастет всего лишь в миллион раз. Цифры космически-запредельные, но закономерности понятные и определённые. Представление о шкале pH есть.

Кстати, занимательный факт: среда в пределах pH от 6 до 8 называется «нейтральной» не из-за того, что там нет активных ионов водорода, а потому что она считается благоприятной для существования господина-человека. Как и для большей части белковых форм жизни на Земле.

Но как это всё связано с ощущением нами кислого вкуса? Напрямую! Чем сильнее кислота в составе еды и напитков, чем выше её концентрация, тем в большей степени мы будем ощущать кислый вкус. То есть в нашем организме уже встроен собственный pH-метр, моментально выдающий ощущение, насколько нам кисло от продукта. Это как часть системы быстрого реагирования, позволяющая ориентироваться: нравится/не нравится, полезно/вредно, хочу съесть/хочу выплюнуть и так далее. Вау!

Проведем небольшой эксперимент. Ранее я приводила в пример процесс диссоциации в воде лимонной кислоты. Вполне логично, что чем выше её концентрация в воде, тем кислее нам будет в итоге. Но как оценить влияние ионов водорода на ощущение кислотности. Да легко! Лимонная кислота может диссоциировать до трех ионов водорода и кислотного остатка под названием «цитрат». Если заменить три иона водорода на аналогичное количество ионов натрия, то органическая кислота превратится в органическую соль «цитрат натрия» (пищевая добавка). Визуально вещество поменялось не сильно. Но сколько ни сыпь цитрат натрия в воду, яркого кислого вкуса не будет! Думаю, вы уже сами понимаете почему так.

Возьмем, к примеру, хинную кислоту в обжаренном кофе. Эта кислота слабая, отчасти содержит в себе кислый вкус. Но ещё она имеет уникальное свойство: вещество запредельно горькое. И чтобы почувствовать ее горечь, нам нужно гораздо меньшее количество вещества, чем для ощущения кислотности. Это всё равно, что пытаться услышать чей-то шёпот на рок-концерте. Вот так с точки зрения строения и химических свойств вещество полноправно называется кислотой, но никакой кислотности мы от него почувствовать не можем.

Или ещё один интересный класс веществ, представленных в широком спектре продуктов: аминокислоты. Надеваем зрение химика и смотрим на любую из молекул этой группы веществ. Видим в каждой из них кислотный участок (в органической химии это группа -COOH). Если будем пробовать аминокислоты на вкус в составе продуктов, то в большей степени ощутим сладковатый вкус и вкус умами (сытный).

То есть не все вещества, обладающее кислотными свойствами, будут казаться нам кислыми на вкус. На этой позитивной ноте прервём на время чтение статьи и продолжим разговор по понятиям в следующей части. Во второй части статьи поговорим про карбонатный буфер в воде и его влияние на вкус кофе. А также, почему дистиллированная вода часто имеет высокую кислотность (или низкий pH другими словами). До встречи!