Cambio de pH

Significado de los cambios de pH

¿Qué es el pH y qué importancia tienen los cambios de pH?

Entonces, ¿qué es la acidez , o la falta de acidez?

Laacidez se describe así:

Las soluciones ácidas tienen una concentración elevada de iones ^H+.

Por otro lado, las soluciones básicas( solucionesalcalinas ) pueden describirse como:

Las soluciones básicas tienen una baja concentración de iones ^H+ en la solución.

Si el pH nos indica el nivel de iones ^H+ en la solución, que será su concentración, podemos identificar las soluciones y etiquetarlas como ácidas o básicas.

Un cambio de pH indicará que se ha producido un cambio en la concentración de iones ^H+ en la solución, lo que significa que un cambio de pH será un cambio en la acidez de la solución. Puede tratarse de un aumento de la acidez o de una disminución. Por ello, de lo que hablaremos más adelante, un cambio de pH indicará el paso de una solución ácida a una básica, o al revés.

Entonces, ¿cómo determinamos qué es una solución ácida o básica? ¿Hay alguna forma de cuantificar esas cifras y entender los cambios de pH de otra manera? En la siguiente sección, veremos cómo cuantificar la concentración de iones ^H+ y relacionarla con el pH mediante cálculos.

Ecuación del pH

El pH se mide mediante la siguiente fórmula

\[ pH=- \log[H^+] \]

Como puedes ver, el pH es una escala logarítmica de la concentración de iones ^H+ en disolución. Como es logarítmica, significa que cada paso de un número entero representa un paso entero de forma logarítmica , en este caso un cambio por un factor de 10.

Esto significa que una solución que tiene un pH = 3 y una solución de pH = 4 difieren en 10x en la concentración de iones ^H+ , sin embargo una solución de pH = 3 y una de pH = 5 diferirán en 100x.

Utilizando los cálculos y los valores de concentración de una solución, podemos decir que las soluciones ácidas tienen un número de pH bajo y las soluciones básicas tienen un valor de pH alto. Esto se debe a que se trata de una escala logarítmica invertida, porque el logaritmo tiene delante un signo menos. En el siguiente apartado, veremos cómo encajan estos valores de pH en una escala para utilizarlos en el cambio de pH.

También puedes modificar la ecuación del pH para adaptarla a tu uso:

• Para averiguar la concentración de los iones ^H+ en la solución a partir del valor de pH. Puedes reordenar la ecuación para formular la siguiente ecuación: \[[H^+]=10^{pH} \]. Utilizando esta ecuación, puedes averiguar la concentración de iones ^H+ en una solución con sólo conocer el pH. Esto puede ser útil si tienes un medidor digital de pH y quieres averiguar el número total de iones ^H+, ya que el medidor digital de pH sólo te dirá el valor del pH.

• Otra fórmula que puedes utilizar es la fórmula pOH, que tiene en cuenta la concentración de iones hidróxido (^OH-) en la disolución. Su fórmula es \[ pOH=- \log[OH^+] \]. El valor pOH es el valor inverso de la lectura del pH, del que hablaremos en el siguiente apartado.

Escala de pH

La escala de pH se creó para dar sentido a los valores arbitrarios del pH. La cuantificación de la concentración de iones ^H+ en solución es una herramienta eficaz para etiquetar ácidos y bases, pero hay que ponerlos en una determinada escala comparativa para poder utilizarlos. La escala de pH proporciona esto, y puede utilizarse para comparar distintas soluciones.

A continuación se muestra la escala de pH:

pHFig. q. Escala de pH. Fuente: jansanconsulting.com

Hay dos cosas que puedes observar en la escala: los colores y los valores.

Observarás que la escala va de 0 a 14. ¿Por qué? Porque a menudo se determina que el agua es el punto medio, ya que es neutra. El agua tiene naturalmente un pH de 7, que constituye el punto medio de la escala. Todo lo que esté por debajo de 7 se vuelve ácido y todo lo que esté por encima de 7 se vuelve básico (o alcalino).

Esta escala puede utilizarse para trazar diferentes soluciones y compararlas. Si tienes una base de datos de las soluciones que utilizas y sus valores de pH, puedes ordenarlas en orden de aumento o disminución del pH para comprender la acidez relativa y las concentraciones de iones ^H+ dentro de las soluciones.

Causas del cambio de pH

Como ya hemos dicho, los cambios de pH son cambios en la acidez de una solución. Pueden consistir en una disminución o en un aumento de la concentración de iones ^H+, por lo que para comprender por qué cambia el pH tenemos que echar un vistazo a las fuentes de iones ^H+ en las distintas soluciones.

Es clave mencionar que un cambio en el pH puede ser en ambas direcciones, esto significa que el pH puede aumentar o disminuir. Lo más importante es que los aspectos clave del cambio de pH están relacionados con la forma en que una solución es ácida, neutra o básica. Si un cambio de pH es drástico, puede dar lugar a un cambio de sus propiedades químicas, lo que tendrá grandes implicaciones para sus usos químicos.

Hay dos formas de ver esto, en entornos químicos aislados o en escenarios de la vida real.

Entornos químicos aislados

En un entorno químico aislado, como un vaso de precipitados con un ácido o una base específicos, sólo puede producirse un cambio de pH si se le añade otra solución.

Hay tres soluciones posibles que pueden añadirse: un ácido, una base o una solución neutra como el agua. Si añades más ácido a un ácido, el pH bajará, pero si añades una base a un ácido, el pH subirá (recuerda que el logaritmo de la fórmula del pH tiene un signo menos delante, lo que significa que la escala está invertida: cuanto más ácida sea la solución, más bajo será el pH). Dependiendo de la fuerza de tus soluciones de partida y de la cantidad de las mismas, el pH podría permanecer dentro del intervalo ácido, básico o volverse neutro. Esto se debe a que puede sufrir una reacción de neutralización.

Si añades una solución neutra, como agua, se producirá una dilución de tu base o ácido. Más adelante hablaremos de la dilución.

Cambio del pH por dilución

Aquí hablaremos de las consecuencias de la dilución en los niveles de pH.

Sabemos que el pH está correlacionado con la concentración de iones ^H+ en la solución. Esto se basa en una fórmula indicada anteriormente.

Por tanto, si diluyes la solución básica o ácida, lo que puede hacerse añadiendo una cantidad fija de agua a la solución, el pH cambiará.

La dilución de soluciones ácidas o básicas siempre acerca el nivel de pH a 7, ya que es el punto medio neutro. Así, añadir agua a una solución ácida aumentará el pH, mientras que añadir agua a una solución básica lo disminuirá.

La clave que hay que recordar al estimar los niveles de pH durante las diluciones es que la cantidad de iones ^H+ en la solución seguirá siendo la misma, pero la cantidad de disolvente (es decir, agua) cambiará. Esto significa que habrá una cantidad fija de iones ^H+ en la solución, pero cambiará el volumen de agua, lo que dará lugar a una concentración diferente. En última instancia, esto cambiará el pH de la solución.

Debido al estado logarítmico de la escala de pH, para pasar de un valor de pH a otro por dilución necesitarás 10 veces la cantidad de agua.

Espero que este artículo te haya aclarado el concepto de cambio de pH y que ahora sepas cómo pueden influir distintos factores en el nivel de pH, tanto en contextos químicos como en la naturaleza.