El pH es la medida de la actividad de iones hidrógeno en soluciones. Es la medida de la acidez de una solución. Se define como el logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrógeno:
donde aH+ es la actividad del ión hidrógeno expresada en molalidad (moles de soluto por kilogramos de solvente). La actividad es la tendencia de una solución de suplir o proporcionar iones hidrógeno [H+] y es proporcional a la concentración del mismo. Es afectada por:
- El solvente, que usualmente es el agua.
- La temperatura: a pesar de que la concentración de [H+] no varía, la actividad varia con los cambios de temperatura.
- La presencia de otros iones en la solución: esto se debe a la potencial interacción de otros iones con el ion hidrógeno.
Definición de pH según la IUPAC
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC, por sus siglas en inglés) define el pH como la lectura dada por un pHmetro que se calibra o ajusta con soluciones con un pH conocido fijo. La IUPAC es el organismo internacional encargado de la estandarización de patrones químicos y de establecer la convenciones en química.
Escala de pH
La escala de pH fue desarrollada por el danés Sørensen en 1909. La escala de pH es una manera de determinar la acidez o alcalinidad de una sustancia. Los valores van desde 0 hasta 14, donde pH igual a 7 es neutro, por abajo de 7 es ácido y por arriba de 7 es básico.
En la siguiente tabla se muestran los pH de sustancias conocidas:
| Sustancia | pH |
|---|---|
| Limpiador de horno | 13,8 |
| Removedor de pelo | 12,8 |
| Desengrasante amoniacal | 11,0 |
| Leche de magnesia | 10,5 |
| Lejía o cloro | 9,5 |
| Agua de mar | 8,0 |
| Sangre humana | 7,3 |
| Agua pura | 7,0 |
| Leche | 6,5 |
| Café negro | 5,5 |
| Bebidas gaseosas | 3,5 |
| Vinagre | 2,8 |
| Jugo de limón | 2,3 |
| Ácido de batería de automóvil | 0,8 |
Concepto de pH original y en la actualidad
El concepto de pH fue definido por S.P.L. Sørensen (1868-1939) en 1909 como el logaritmo negativo de la concentración del ión hidrógeno:
donde [H+] es la concentración de los iones hidrógeno en moles por litro. Para la época no se tenía conocimiento del concepto de actividad. Sin embargo, Sørensen se percató del error después y trató de enmendarlo. No obstante, la concepción original del pH se mantuvo por muchos años.
En el 2002 la IUPAC recomendó las definiciones actuales de la medida del pH basada en la convención Bates-Guggenheim.
¿Cómo se mide el pH?
El pH-metro (se le dice el peachímetro) es un instrumento electrónico que se utiliza para medir el pH. Consta de un electrodo que contiene una solución ácida conocida encerrada en una membrana de vidrio especial.
Cuando el electrodo se introduce en una solución, los hidrógenos de la solución se ponen en contacto con la membrana de vidrio y se puede medir el pH al compararlo con la solución ácida dentro del electrodo. La ventaja del pHmetro es la precisión en la medida.
Los indicadores son otra forma cualitativa de medir el pH. Un indicador es una sustancia que presenta un cambio visual cuando está a diferentes pH. Por ejemplo, el papel tornasol es rojo a pH menor a 5 (ácido) y azul a pH mayor a 8 (base).
Importancia de la medición del pH
En el área de bioquímica es de mucha importancia la medición del pH, pues muchas enzimas y otras proteinas tienen un pH óptimo para su actividad. En los cultivos celulares, el medio en que crecen las células debe mantener un rango de pH estrecho, de otra forma, las células mueren.
En la industria alimentaria, se mide el pH para prevenir el crecimiento de organismos patógenos. En otros casos, como en la fabricación de yogures o bebidas alcohólicas, es crítico el valor del pH en el que crecen las bacterias o levaduras que producen las respectivas fermentaciones.
En la agricultura, la medida del pH del suelo determina que tipo de plantas se pueden cultivar. Por ejemplo, el rango óptimo de crecimiento de la mayoría de las plantas está entre 6,5 y 7,5. En suelos ácidos (pH por debajo de 5,5), progresan mejor el arroz, la patata, el mango y algunas hierbas.
Conceptos claves del pH
- El pH es la medida de la acidez de una solución.
- El pH disminuye cuando aumenta la acidez.
- El pH disminuye en una unidad por cada aumento en 10 veces de la actividad de H+.
Vea también:
Referencias
Stephen J. Hawkes. "Teaching the truth about pH". Journal of Chemical Education, 71 (1994). 747-749
