Растворение кости в соляной кислоте

Костная ткань животных и человека состоит из неорганических (минеральных) и органических веществ.

Неорганическая составляющая кости представлена в основном гидроксилапатитам Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ и аморфным фосфатом кальция Са₃(РО₄)₂.
Соотношение между этими компонентами сильно зависит от возраста: в
раннем возрасте преобладает аморфный фосфат кальция, но по мере
взросления организма преобладающим становится гидроксилапатит.

В эмали зубов кроме гидроксилапатита содержится также карбонатапатит Са₁₀(РО₄)₆CO₃, хлорапатит Са₁₀(РО₄)₆Cl₂ и фторапатит Са₁₀(РО₄)₆F₂.

В организме взрослого человека содержится более 1 кг кальция,
который почти полностью локализован в костях и зубах, где находится в
форме фосфатов. Большая часть кальция в костях постоянно обновляется.
Ежедневно кости скелета теряют и вновь получают примерно 700-800 мг
кальция.

Большую часть органического вещества кости составляет
фибриллярный белок коллаген. Он играет роль своеобразной связки для
минеральной составляющей. Кроме коллагена в кости содержатся и другие
белки, а также жиры и углеводы.

Неорганические вещества костей легко растворяется в соляной кислоте. Приступим к эксперименту.

В стакан на 100 мл мы налили соляной кислоты (разбавленной
водой 1 к 2) и поместили в нее бедренную кость курицы. Вскоре стало
заметно слабое выделение газа, видимо, это высвобождался воздух, который
содержался в порах. Раствор стал слегка мутным от органического
вещества. Первоначально других изменений не наблюдалось.

На следующий день жидкость окрасилась в коричневый цвет и
приобрела сиропообразную консистенцию. Гидроксилапатит и аморфный фосфат
кальция прореагировали с соляной кислотой, в результате образовались
фосфорная кислота и хлорид кальция. От кости осталась только темная
желеобразная масса органических веществ.

Некоторые животные имеют настолько высокую кислотность в желудке, что
способны без проблем переваривать проглоченные кости. В качестве примера
можно привести птиц-падальщиков. Благодаря высокому содержанию соляной
кислоты в желудке грифы могут без проблем питаться погибшими животными,
зараженной такими опаснейшими болезнями как ботулизм, классическая чума
свиней и сибирская язва.

Есть данные, что в желудке африканского грифа рН составляет 1.0,
а для некоторых других хищных птиц рН = 0.7. Не трудно подсчитать, что
такую кислотность имеют водные растворы соляной кислоты с концентрацией
0.1-0.2 моль/л (или 0.4-0.7 %). Однако часть кислоты желудочного сока
нейтрализуется щелочными компонентами, поэтому содержание HCl в
желудочном соке несколько выше, чем для водных растворов соляной кислоты
с таким же рН. С другой стороны, желудочный сок, непосредственно
выделяемый стенками желудка, имеет существенно более высокую
кислотность, чем содержимое желудка (даже натощак). Какая реальная
концентрация соляной кислоты в самом желудочном соке грифа можно только
догадываться.

Другая птица-падальщик – бородач питается в основном костями,
проглатывая их крупными кусками. Значение рН среды в желудке у этой
птицы неизвестно, но можно предположить, что содержание соляной кислоты в
желудке бородача выше, чем у грифа (соответственно рН ниже).

Для сравнения нормальный рН в желудке человека составляет
примерно 1.5-2.5 (такой рН имеет водный раствор HCl с концентрацией
0.003-0.03 моль/л или 0.01-0.1%). Причем рН самого желудочного сока
равен около 0.9-1.5. Как показал анализ, концентрация HCl в желудочном
соке человека составляет около 0.4-0.6 %.

Пусть читателя не смущает кажущаяся близость значений рН для желудков человека и грифа, ведь шкала рН логарифмическая:

Уменьшение значения рН на одну единицу
(например, от рН = 2 до рН = 1) соответствует увеличению концентрации
ионов водорода в десять раз (в нашем примере от 0.01 до 0.1 моль/л).