¿Qué es el pH?
La p de pH viene de la palabra alemana potenz (potencia), y la H es de ion hidrógeno. El pH mide la concentración de iones H⁺ (H₃O⁺) en una disolución en una escala de 0 a 14.
- pH < 7: ácido (más H⁺ que OH⁻)
- pH = 7: neutro (H⁺ y OH⁻ iguales), como el agua pura
- pH > 7: básico (más OH⁻ que H⁺)
Más H⁺ significa un pH más bajo. La escala es logarítmica: cada bajada de 1 en el pH significa 10 veces más iones H⁺.
Indicador universal y papel de pH
El tornasol solo dice si es ácido o base. El indicador universal es una mezcla de varios indicadores; muestra un color distinto en cada pH, así que podemos leer un valor aproximado. El rojo significa muy ácido, el naranja-amarillo ligeramente ácido, el verde neutro, el azul ligeramente básico y el violeta muy básico.
| Líquido | pH aprox. |
|---|---|
| Jugo gástrico | 1.5–2 |
| Jugo de limón | 2.2 |
| Vinagre | 3 |
| Jugo de tomate | 4.2 |
| Leche | 6.5 |
| Agua pura | 7 |
| Sangre | 7.4 |
| Disolución de bicarbonato | 8.3 |
| Leche de magnesia | 10 |
| Disolución de hidróxido de sodio | 14 |
Ácidos y bases fuertes y débiles
La fuerza depende de cuántos iones H⁺ u OH⁻ da una sustancia en agua.
- Ácidos fuertes dan muchos iones H⁺: HCl, H₂SO₄, HNO₃.
- Ácidos débiles dan pocos iones H⁺: ácido acético, ácido cítrico, ácido carbónico.
- Bases fuertes (álcalis fuertes): NaOH, KOH. Bases débiles: NH₄OH, Mg(OH)₂.
La fuerza no es lo mismo que la concentración. Un ácido fuerte diluido igual se rompe por completo; un ácido débil concentrado sigue dando pocos iones. Por eso el HCl 0.1 M tiene un pH más bajo (cerca de 1) que el ácido acético 0.1 M (cerca de 3).
Importancia del pH en la vida diaria
Plantas, animales y nuestro cuerpo
Nuestro cuerpo funciona en un rango estrecho de pH, de 7.0 a 7.8. La sangre se mantiene cerca de 7.4. Los seres vivos solo sobreviven en una ventana pequeña de pH.
Lluvia ácida
Cuando el agua de lluvia tiene un pH menor que 5.6, se llama lluvia ácida (por los óxidos de azufre y de nitrógeno del aire). Cuando llega a los ríos, el pH bajo daña a los peces y a otros seres del agua.
pH del suelo
Las plantas crecen mejor en cierto rango de pH. El suelo demasiado ácido se trata con cal viva, cal apagada o tiza; el suelo demasiado básico se trata con materia orgánica.
Digestión
El estómago produce HCl para ayudar a digerir. El exceso de ácido causa dolor e irritación (acidez); bases suaves como la leche de magnesia lo neutralizan.
Caries
Las bacterias de la boca descomponen el azúcar y los restos de comida en ácidos. Por debajo de pH 5.5, el esmalte del diente (hidroxiapatita de calcio, la sustancia más dura del cuerpo) empieza a corroerse. La pasta de dientes es básica y neutraliza ese ácido.
Defensa de animales y plantas
La picadura de una abeja inyecta un ácido, por eso una pasta suave de bicarbonato (una base) da alivio. Las hojas de ortiga tienen pelos que pican con ácido metanoico; la hoja de la romaza, que suele crecer cerca, se frota tradicionalmente sobre la picadura.
Fórmulas y definiciones clave
- pH < 7 ácido, pH = 7 neutro, pH > 7 básico
- Menor pH = más iones H⁺; 1 unidad de pH = 10 veces el H⁺
- Razón de H⁺ entre dos disoluciones = 10^(diferencia de pH)
- Ácidos fuertes: HCl, H₂SO₄, HNO₃; ácidos débiles: CH₃COOH, cítrico, carbónico
- Bases fuertes: NaOH, KOH; bases débiles: NH₄OH, Mg(OH)₂
- El esmalte se disuelve por debajo de pH 5.5; la lluvia ácida tiene pH menor que 5.6
Ejemplos resueltos
1. La disolución A tiene pH 3 y la B tiene pH 5. ¿Cuál es más ácida y cuántas veces más?
El pH más bajo es más ácido, así que A. Diferencia = 5 − 3 = 2, por lo tanto A tiene 10² = 100 veces más iones H⁺ que B.
2. Ordena de menor a mayor pH: disolución de NaOH, sangre, jugo de limón, agua pura.
Jugo de limón (cerca de 2.2) < agua pura (7) < sangre (7.4) < disolución de NaOH (cerca de 14).
3. Un indicador universal se vuelve verde en la disolución P y violeta en la disolución Q. ¿Qué puedes decir?
Verde significa pH cercano a 7, así que P es neutra. Violeta significa pH de 13–14 aproximadamente, así que Q es muy básica.
4. ¿Por qué una persona con acidez toma leche de magnesia y no vinagre?
Acidez significa demasiado HCl en el estómago. La leche de magnesia, Mg(OH)₂, es una base suave que neutraliza el ácido sobrante. El vinagre es un ácido y empeoraría las cosas.
5. Un estudiante diluye un ácido de pH 2 añadiendo agua. ¿El pH sube o baja? ¿Puede pasar de 7?
La dilución baja la concentración de H⁺, así que el pH sube (hacia 7). Pero con agua pura no puede pasar de 7; solo se acerca a la neutralidad.
6. Dos disoluciones 0.1 M: el HCl da un pH cercano a 1 y el ácido acético da un pH cercano a 3. Explica.
El HCl es un ácido fuerte y se separa por completo en iones; el ácido acético es débil y se separa solo un poco. Con la misma concentración, el HCl da unas 100 veces más H⁺, por eso su pH es 2 unidades menor.
Errores comunes
- Pensar que un pH más alto es más ácido. Es al revés: pH más bajo, más ácido.
- Pensar que el pH 4 es solo un poco más ácido que el pH 5. Tiene 10 veces más H⁺.
- Confundir fuerte con concentrado. Fuerte significa totalmente ionizado; concentrado significa mucho ácido en poca agua.
- Creer que lluvia ácida es cualquier lluvia con pH menor que 7. La lluvia normal ya es un poco ácida (cerca de 5.6) por el CO₂; la lluvia ácida está por debajo de 5.6.