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El pH
El concepto de pH (potencial de hidrógeno) es una forma práctica de
cuantificar la acidez o la alcalinidad de una solución acuosa (en
agua). La definición exacta del término es compleja desde el punto de
vista matemático y se sale del interés de este artículo. Simplificando
el asunto, basta con saber que el pH es mas bajo, cuando en la
disolución hay alta concentración de iones
hidronio (H 3O +), tiene un carácter ácido; y un pH
mas alto en caso contrario, lo que la hace mas alcalina.
La determinación del pH de las soluciones acuosas y por extensión a
otras disoluciones, es muy importante en las ciencias,
especialmente en la medicina, la agricultura, la biología, la química y
otras.
El rango típico de
variación de pH está entre 0 y 14. Aquellas que
tienen el pH= 7 se les considera neutras (no son ni ácidas ni
acalinas), si el valor del pH es menor que 7 la solución es ácida y si
es más de 7 la solución es alcalina. El agua pura a 25°C tiene un pH=
7, es decir es neutra.
Si disolvemos un ácido en agua, el pH baja y la solución se hace ácida,
pero si disolvemos un álcali sucede lo contrario, el pH sube y la
solución es alcalina.
El valor particular del pH indica la "fuerza" ácida o básica de la
disolución en uno u otro sentido, por ejemplo, un pH=3 obtenido de una
disolución, indica que es mucho mas ácida que otra que reporte un pH=5.
El pH no es una medida proporcional a la cantidad de iones hidrónio en
la solución, un cambio en una unidad de pH significa un cambio diez
veces mayor en la cantidad de iones hidrónio en la solución.
La determinación exacta del pH es cosa de laboratorios, en aparatos
llamados pH-metros en los cuales se mide la diferencia de potencial
(voltage), de forma muy precisa, entre dos electodos especiales
introducidos en la disolución. Pero en la práctica, cualquiera de
nosotros puede hacer determinaciones de pH, con suficiente aproximación
para la mayor parte de las aplicaciones, con medios simples o aparatos
relativamente baratos y al alcance de todos.
Utilización de indicadores
Un método simple para estimar con alguna exactitud el pH de una
solución es utilizando ciertas sustancias, las que agregadas a la
disolución la hacen cambiar de color. Estas sustancias se conocen como
indicadores de pH.
Existen en el mercado tiras de papel impregnados con estos indicadores,
los que, cuando se mojan con la disolución a probar, manifiestan un
color
que se puede comparar con un patrón de colores para estimar el pH.
Observe la figura 1, en ella se representa una libreta típica de tiras
de papel indicador o también llamadas de papel tornasol o de papel pH.
Para operar, se separa una de las tiras de papel y se moja con la
disolición a la que se le quiere determinar el pH. La tira tomará un
color y este se compara con un patrón de colores que está en el
interior de la portada de la libreta. De la comparación se puede
determinar el pH con bastante aproximación.
Utilización de aparatos portátiles.
También en el mercado existen ciertos dispositivos portátiles que
permiten con mas o menos exactitud determinar el pH de soluciones o
medios.
Estos aparatos en algunos casos están especializados en la
determinación de pH para aplicaciones particulares, como por ejemplo,
el pH del suelo. En general están constituídos por un milivoltímetro
calibarado a valores de pH, acoplado a dos electrodos especiales, estos
electrodos se introducen en el medio a medir y se obtiene la magnitud,
directamente por un aguja indicadora, o en una pantalla digital.
Algunos son sin pilas y miden directamente el voltaje generado por la
pareja de electrodos al introducirse en el medio, pero otros tienen
pilas y sistemas mas complejos y precisos de medición (figura 2).
Hay muchos dispositivos diferentes en el mercado, desde algunos
bastante caros y precisos para aplicaciones industriales de precisión,
hasta otros muy simples con una medidión muy basta para la medición del
pH del suelo en su jardín (figura 3).
En los aparatos de precisión resulta indispensable hacer su
calibaración con cierta frecuencia utilizando soluciones patrones que
se compran en el mercado. Estas soluciones patrón generalmente son del
tipo tampón (ver mas abajo) y se fabrican con muy exacto valor del pH.
Para calibrar el instrumento lo mas común es que se introduzca su parte
sensora en la solución y a través de un tornillo de regulación se haga
coincidir el valor de la escala con el de la solución utilizada.
Hay soluciones de calibración de muchos valores diferentes y es muy
bueno usar una, cuyo valor de pH esté cerca del rango que usted espera
medir, por ejemplo si va a medir el pH del agua de riego proveniente de
un pozo, y esta debe ser casi neutra, lo mejor es calibrar el
instrumento con un patrón de pH=7 o cercano.
Es importante lavar con agua destilada la parte sensora (donde están
los electrodos) una vez terminada la medición y antes de guardar el
aparato a fin de evitar su deterioro.
Soluciones reguladoras o tampón
Una solución tampón, reguladora, o amortiguadora es aquella que
mantiene el pH casi fijo aunque se le agreguen cantidades apreciables
de ácidos y álcalis. Hay muchas soluciones tampón y, de hecho, están
presentes en el interior de los seres vivos para mantener el pH de los
líquidos internos dentro de rangos muy estrechos y así garantizar los
procesos fisiológicos con normalidad. Un clásico tampón para ácidos es
la solución de bicarbonato de sodio.
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Figura 1. Tiras de papel indicador
Figura 2. Simple pH-metro portátil con escala
digital para medios acuosos.
Figura 3. pH-metro de jardín
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Un tratamiento mas
detallado del pH aquí.
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