El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución. El pH es la concentración de iones o cationes hidrógeno [H+] presentes en
determinada sustancia. El término significa potencial de hidrógeno para pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii (del latín pondus, n. = peso;
potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. = hidrógeno). Este fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrógeno. Esto es:
Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso,
evitando así el manejo de cifras largas y complejas.
En disoluciones diluidas en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, se le puede aproximar utilizando la concentración molar del ion hidrógeno.
Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1 × 107 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = log[107] = 7
El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH
menores a 7, y básicas las que tienen pH mayores a 7. |  |
El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (siendo el disolvente agua).
Se considera que p es un operador logarítmico sobre la concentración de una solución: p = log[...] , también se define el pOH, que mide la concentración de iones OH-.
Puesto que el agua está disociada en una pequeña extensión en iones OH y H+, tenemos que: Kw = [H+][OH]=1014 en donde [H+] es la concentración de iones de hidrógeno, [OH-] la de iones hidróxido, y Kw es una constante conocida como producto iónico del agua.
Por lo tanto: log Kw = log [H+] + log [OH]
14 = log [H+] + log [OH]
14 = log [H+] log [OH]
pH + pOH = 14
Por lo que se puede relacionar directamente el valor del pH con el del pOH.
En disoluciones no acuosas, o fuera de condiciones normales de presión y temperatura, un pH de 7 puede no ser el neutro. El pH al cual la disolución es neutra estará relacionado con la constante de disociación del disolvente en el que se trabaje.
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El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un potenciómetro, también conocido como pH-metro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno.
También se puede medir de forma aproximada el pH de una disolución empleando indicadores, ácidos o bases débiles que presentan diferente color según el pH, como la fenolftaleína. Generalmente se emplea papel indicador, que se trata
de papel impregnado de una mezcla de indicadores.
A pesar de que muchos potenciómetros tienen escalas con valores que van desde 1 hasta 14, los valores de pH pueden ser menores que 1 y mayores que 14. Por ejemplo el ácido de batería de automóviles tiene valores cercanos de pH menores que cero, mientras que el hidróxido de sodio varía de 13,5 a 14.
Un pH igual a 7 es neutro, menor que 7 es ácido y mayor que 7 es básico a 25 ºC. A distintas temperaturas, el valor de pH neutro puede variar debido a la constante de equilibrio del agua (Kw).
La determinación del pH es uno de los procedimientos analíticos más importantes y más usados en ciencias tales como química, bioquímica y la química de suelos. El pH determina muchas características notables de la estructura y actividad de las biomacromoléculas y, por tanto, del comportamiento de células y organismos. |
El pH-metro, también a veces denominado pHmetro, es un instrumento de uso frecuente en los laboratorios químicos cuya principal utilidad es
la de medir el pH de una disolución con mucha mayor precisión que los reactivos y tiras indicadoras de pH El instrumento en sí consta de un milivoltímetro de corriente continua con un rango o intervalo de medida generalmente comprendido entre -2000 y +2000 mV (aprox. dependiendo del modelo), un electrodo de referencia y un electrodo de vidrio, llamado así por estar formado por una fina membrana de vidrio especial que es sensible a la concentración, o más correctamente, actividad, de de los iones hidrógeno de las
disoluciones. Este electrodo en realidad es una pequeña celda electroquímica que en su interior contiene una disolución de ácido clorhídrico 0.1 M. La medida del pH de una disolución se realiza introduciendo el electrodo de referencia y el electrodo de vidrio en la misma, creándose una diferencia de potencial entre ambos que es medida por el milivoltímetro, que se encuentra calibrado para poder leer directamente en unidades de pH, siendo el equivalente de 59 mV igual a una unidad de pH. Esta diferencia de potencial entre ambos electrodo es proporcional al logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrógeno.
pH = - log[H + ]
Como electrodo de referencia se emplea, generalmente, un electrodo de calomelanos, aunque cada vez es mas frecuente utilizar un electrodo
de plata/cloruro de plata, que, junto con el electrodo de vidrio, constituye una célula electroquímica representada por:
Ag|AgCl,HCl(0,1 M)|membrana de vidrio||Hg2Cl2,KCl|Hg
Como paso previo para operar con un pH-metro, es necesario ajustar éste con la ayuda de disoluciones reguladoras de pH conocido.
Indicadores de PH.
Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utiliza como indicador sustancias químicas que cambia su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los indicadores ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada. |