pH

 

El pH defínese como'l llogaritmu negativu de base 10 de l'actividá de los iones hidróxenu:

${\displaystyle {\mbox{pH}}=-\log _{10}\left[{\mbox{a}}_{H^{+}}\right]}$ 

Considérase que p ye un operador logarítmicu sobre la concentración d'una disolución p = –log[...]. Tamién se define'l pOH, como'l llogaritmu negativu de la concentración d'iones hidróxido.

${\displaystyle pOH=-\log _{10}\left[{\mbox{a}}_{OH^{-}}\right]}$ 

Yá que l'agua ta adulterada nuna pequeña estensión n'iones [OH^–] y [H₃O⁺], tiense:

${\displaystyle K_{w}=[{H_{3}O}^{+}]\cdot [{OH}^{-}]=10^{-14}}$ 

Onde:

• ${\displaystyle K_{w}}$  ye una constante conocida como productu iónicu de l'agua, que vale 10⁻¹⁴
• ${\displaystyle [H_{3}O^{+}]}$  ye la concentración d'iones hidronio
• ${\displaystyle [OH^{-}]}$  ye la concentración de d'iones hidroxilo

Poro,

${\displaystyle \log K_{w}=\log[H^{+}]+\log[OH^{-}]}$ 

${\displaystyle -14=\log[H^{+}]+log[OH^{-}]}$ 

${\displaystyle 14=-\log[H^{+}]-\log[OH^{-}]}$ 

${\displaystyle pH+pOH=14}$ 

Polo que pueden rellacionase direutamente los valores del pH y del pOH.

En disoluciones non aguacientes o fora de condiciones normales de presión y temperatura, un pH de 7 puede nun ser el neutru. El pH al cual la disolución ye neutra ta rellacionáu cola constante de disociación del disolvente nel que se trabaye.

 

 

El valor del pH puede midise de forma precisa por aciu un potenciómetro, tamién conocíu como pH-metro (/pe achímetro/ o /pe ache metro/), un preséu que mide la diferencia de potencial ente dos electrodos: un electrodu de referencia (xeneralmente de plata/cloruru de plata) y un electrodu de vidriu que ye sensible al ion d'hidróxenu.

El pH d'una disolución puede midise tamién de manera averada emplegando indicadores: ácidos o bases débiles que presenten distintu color según el pH. Xeneralmente emplégase un papel indicador, que consiste en papel trescaláu con un amiestu d'indicadores cualitativos pa la determinación del pH. L'indicador más conocíu ye'l papel de litmus o papel tornasol. Otros indicadores avezaos son la fenolftaleína y el naranxa de metilu.

• A pesar de que munchos potenciómetros tienen escales con valores que van dende 1 hasta 14, los valores de pH tamién pueden ser menores que 1 o mayores que 14. Por casu l'ácidu de les bateríes d'automóviles tienen valores de pH menores qu'unu. Por contraste, el hidróxidu de sodiu 1 M varia de 13.5 a 14.
• A 25 °C, un pH igual a 7 ye neutru, unu menor que 7 ye acedu, y si ye mayor que 7 ye básicu. A distintes temperatures, el valor de pH neutru puede variar por cuenta de la constante d'equilibriu de l'agua: K_w.

La determinación del pH ye unu de los procedimientos analíticos más importantes y más utilizaos en química y bioquímica. El pH determina munches carauterístiques notables de la estructura y de l'actividá de les molécules, poro, del comportamientu de célules y organismos.

El pH que ye midíu nel llaboratoriu, xeneralmente nun ye'l mesmu que'l calculáu por aciu la ecuación: ${\displaystyle pH=-\log[H^{+}]}$ , porque'l valor numbéricu de la concentración d'iones hidrógeno, nun ye igual al valor de la so actividá, sacante, pa les disoluciones esleíes.

 

Diverses reacciones químiques que se xeneren en disolución aguacienta precisen que'l pH del sistema caltenga constante, pa evitar qu'asocedan otres reacción ensin deseyar. Les disoluciones reguladores, amortiguadores o búfer, son capaces de caltener l'acidez o basicidad d'un sistema dientro d'un intervalu amenorgáu de pH.

En 1917 Hasselbalch propunxo la ecuación pertinente pa calcular el pH de disoluciones amortiguadores. La ecuación que postuló ye la siguiente^[7]:

${\displaystyle {\mbox{pH}}={\mbox{p}}K_{a}+\log \left({\frac {[base]}{[acido]}}\right)}$ 

Adiconalmente tien d'establecese la concentración total del par conxugáu, ${\displaystyle C_{t}={[base]}+{[acido]}}$  p'afitar un valor de pH determináu.

Estes disoluciones contienen como especies predominantes, un par acedu/base conxugáu en concentraciones apreciables. La capacidá reguladora que tenga la disolución depende de la cantidá presente del ácidu débil y la so base débil conxugada, mientres mayor sía esta cantidá, mayor va ser la efectividá de dicha disolución. El que sían acedos y bases débiles significa qu'actúen como electrólitos débiles, en poques pallabres, non se ionizan por completu n'agua. La reacción de neutralización ye una reacción ente un ácidu y una base. Xeneralmente nes reacciones aguacientes acedu-base xenérense agua y una sal.

L'organismu dispón de tres recursos pa caltener el pH en valores compatibles cola vida:

1. Amortiguadores (disoluciones buffer).
2. Regulación pulmonar de la pCO₂: presión parcial de gas carbónico d'un mediu gaseosu (aire) o líquidu (sangre). De normal ye de 40 mm de Hg nel aire alveolar (paCO₂) y nel sangre arterial (paCO₂), y de 45 a 48 mm de Hg nel sangre venoso entemecida (pvCO₂). La pCO₂ del sangre mide'l CO₂ disueltu nel plasma sanguineu.^[8]
3. Reabsorción y escreción renal de bicarbonatu y escreción d'ácidos.^[9]

Les variaciones de pH nel nuesu organismu pueden modificar ciertos procesos fisiolóxicos, tal ye'l casu de la reacción enzimática. Cada enzima del nuesu cuerpu tien un intervalu de pH, que comúnmente se -y conoz como "pH óptimo", nel cual la enzima desenvuelve la so máxima actividá. Si esta atópase en condiciones fora del pH óptimo, puede amenorgar la so velocidá d'activación, modificar la so estructura, o lo que ye peor, dexar de funcionar.^[10]

Daqué más cotidianu pa nós son les inyeiciones. Los fluyíos que s'empleguen pa preparar específicamente les inyeiciones intravenoses, inclúin un sistema amortiguador por que'l sangre caltenga la so pH. Con tou esto reflexa la importancia de les disoluciones amortiguadores, yá que ensin estes, toles reacciones químiques de los organismos, nun podríen realizase de manera eficaz.

Pa llograr un indicador orgánicu puede utilizase col morada siguiendo estos pasos:

1. Cortar la col en tires.
2. Nun morteru asitiar la col morada y molela.
3. Asitiar alcohol na disolución.
4. Penerar la sustancia con un filtru de papel.
5. Asitiar sustancies en dellos recipientes: bicarbonatu de sodiu, llimón, pomelu, vinagre, agua o llimpiador de fornu.
6. Amestar en cada recipiente l'indicador.

Si los resultaos son los siguientes estrayer l'indicador con ésitu:

 

El pH rellaciónase enforma cola calidá de l'agua nes piscines. Esto ye asina porque'l cloru solo fai efeutu si'l pH de l'agua de la piscina ta ente 6.5 y 8. Si'l pH de l'agua ye cimera a 8 o inferior a 6.5, por más cloru que s'añedir esti nun va actuar. Por ello ye importante vixilar que'l pH tea siempres ente 6.5 y 8. Esta previsión ye clave p'asegurar que la piscina permaneza en bon estáu. Un pH d'agua demasiao eleváu (cimeru a 8) produz agua turbio, incrustaciones ya irritación de güeyos, oreyes, ñariz y gargüelu.

• Acidosis
• Alcalosis
• Indicadores de pH
• Equilibriu químicu
• pCO₂
• pKa
• pOH

• Calculadora de pH de disoluciones de 250 ácidos y bases, los sos sales y amiestos, n'inglés o portugués.
• pH p'adultos. (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión).
• Calculadora de pH en llinia (inglés).