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Inicio Estrategias Química Potencial de hidrógeno (pH)

Potencial de hidrógeno (pH)

Written by  Gladys Gahona
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disociar.
(Del latín dissosiare).
1. Separar algo de otra cosa a la que estaba unida.
2. Separar los diversos componentes de una sustancia

Ionización del agua

El agua, aunque sea pura, dista mucho de ser un simple conjunto de moléculas H2O.

Aún cuando en la práctica se asume que el agua químicamente pura no conduce la corriente eléctrica, equipos de medición muy precisos han logrado detectar ligeros niveles de conductividad eléctrica.

Esto, según las teorías de Arrhenius, se debe a la presencia de iones (cationes y aniones) en el agua, en otras palabras el agua se "auto-ioniza" o "auto-disocia" a través de una reacción química reversible denominada autoprotólisis:

alt

Autoprotólisis puede definirse como el equilibrio químico entre moléculas de H2O, su catión H3O+ (ion hidronio) y su anión OH- (ion hidroxilo).

El ion hidronio H3O+ es en realidad un protón hidratado, es decir, un ion hidrógeno H+ unido a una molécula de agua. Hoy se sabe que no existen protones libres en una solución, todos están hidratados, sin embargo se les puede referir indistintamente.

En el agua pura (solvente), a temperatura ambiente (25°C), la concentración molar (molaridad) del ion hidronio (soluto)  es:

[H_3O^+]=1 \mathrm {x} 10^{-7} \mathrm {moles/litro}

en otras palabras, hay un ion hidronio por cada 555 millones de moléculas de agua.
 

pH

alt

Así como el kilómetro mide distancia, y la hora mide tiempo, el pH mide el grado de acidez o alcalinidad de una solución. La fórmula matemática para calcular el pH es:

pH= -log [H_3O^+]

Como puedes observar, el pH es el logaritmo natural negativo de la concentración molar de iones H3O+ en una solución. El pH es un número y no tiene unidades.

Todas las soluciones acuosas tienen pH, el rango de medición varía entre pH = 0 y pH = 14:

Las soluciones con un pH menor a 7 tienen propiedades ácidas.

Las soluciones con un pH igual a 7 son consideradas neutras,

Las soluciones con un pH mayor a 7 tienen propiedades básicas o alcalinas.

La escala de pH va desde los ácidos más fuertes a las bases más fuertes.

Ejemplo:

Calcular el pH de un conjunto de soluciones a 25 °C cuyas concentraciones molares de hidrógeno (hidronio)  son:

   a) 4.5 \mathrm {x} 10^{-7} \mathrm {moles/litro}

   b) 1 \mathrm {x} 10^{-7} \mathrm {moles/litro}

   c) 4.5 \mathrm {x} 10^{-8} \mathrm {moles/litro}

Solución:

a) pH= -log (4.5 \mathrm {x} 10^{-7}) = 6.35 Solución ácida.

b) pH= -log (1 \mathrm {x} 10^{-7}) = 7 Solución neutra.

c) pH= -log (4.5 \mathrm {x} 10^{-8}) = 7.35 Solución básica o alcalina.

 

Si la parte entera en la notación científica es igual a 1, el pH será el valor absoluto del exponente de la base 10, así para una molaridad de:

1 \mathrm {x} 10^{2.5} \mathrm {moles/litro}, el pH es igual a 2.5

¿Para que sirve conocer el pH?

  • El ph es un característica muy importante que tienen todas las tierras, los sustratos para macetas, jardineras, etc. y las aguas de riego. El mejor pH para la mayoría de las plantas oscila entre 6,5 y 7, es decir, neutro. Algunas, llamadas acidófilas, lo prefieren inferior a 6, y otras (calcícolas), son felices con un pH superior a 7.
  • Se ha determinado que el pH de la piel húmeda ronda en un 5.5 por lo que si nos aplicamos alguna crema o jabón con un pH menor o mayor podría causarnos irritación o quemadura. Si se tratara de un pH mayor a 10 o menor a 3, la piel pudiera disolverse causándonos un gran daño. Saber cuál es el pH de las sustancias es muy importante para nuestra seguridad ante cualquier producto químico.
  • El pH del agua afecta la vida terrestre y acuática. El agua de los lagos, lagunas y ríos sanos generalmente tiene un pH entre 6 y 8. La mayoría de los peces tolera el agua con pH entre 6 y 9. Los peces más robustos y fuertes generalmente mueren en pH más bajos y más altos. Los sapos y otros anfibios son más sensibles al pH que muchos peces.
  • Si el pH se encuentra debajo de 5.5, el esmalte de nuestros dientes comienza a perderse haciendo daño. Si comes algún carbohidrato, como pan o algo que contenga azúcar, este tendrá las condiciones para hacer más daño a los dientes.
  • El pH de la orina suele fluctuar entre 4.6 y 8 con un promedio de 6. La orina ácida tiene tendencia a producir cristales de xantina, cistina, ácido úrico y oxalato cálcico. La orina alcalina se acompaña de tendencia a formar cálculos de carbonato cálcico, fosfato cálcico, y fosfato de magnesio.
  • El pH, como la temperatura y la humedad, son importantes para la conservación de los alimentos. De ahí que generalmente, disminuyendo el valor de pH de un producto, aumente el período de conservación. Por ejemplo, el tratamiento de alimentos en una atmósfera modificada con pH inferior a 4,6 puede inhibir la multiplicación de agentes patógenos como el "Clostridium botulinum".
  • El pH de la leche debe ser controlado desde el momento de la recolección hasta la entrega del producto, ya que es un indicador válido de sus condiciones higiénicas. El valor normal está en torno a 6.8. Valores inferiores a pH 6.8 pueden indicar una infección en el animal, que puede ser grave si el pH es inferior a 4.4.

 ¿Cómo se mide el pH?

Indicadores

altCiertos colorantes orgánicos tienen un color cuando se encuentran por encima de un pH característico, y otro cuando están por debajo. Esta propiedad caracteriza a los indicadores de pH en forma de tiras de papel absorbente, en las cuales se impregna el colorante.

Existen en el mercado papeles preparados especialmente que contienen diversos colorantes indicadores. El color que adquieren cuando se sumergen en la solución de prueba se compara con una gama de colores y pH que aparece en el envase del producto. Con estos papeles se determinan fácil y rápidamente valores de pH que se encuentran dentro de ciertos intervalos.

Estos medidores de pH permiten mediciones rápidas, con una exactitud de hasta una centésima de unidad de pH. El papel indicador más conocido es el papel tornasol.

altExiste una variedad de indicadores sintéticos utilizados en el laboratorio, entre ellos están: violeta de metilo, rojo de metilo, anaranjado de metilo, rojo congo, fenolftaleína, verde de metilo, azul de bromotimol, rojo neutro, verde brillante y fucsina.

Cada uno de ellos tiene un rango específico de viraje de color.

La antocianina es un indicador orgánico muy utilizado en experimentos caseros. Conforma un grupo de pigmentos hidrosolubles y confieren el color rojo, azul o violeta a gran cantidad de flores, frutas y hojas. La antocianina puede obtenerse de fresas, cerezas, cebollas rojas, col morada, maíz azul, moras, etc.

Es muy fácil preparar líquido indicador a partir de la col morada (en España se le conoce como lombarda), y hacer con este indicador de pH algunos experimentos caseros con ácidos y bases:

 

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