¿Qué ocurre al medir el pH de ácidos y bases?

Lo que estamos midiendo con el pH es la cantidad de protones (H+) que hay en la disolución acuosa. Pero, ojo, tal y como está definido, como tiene un signo negativo en su fórmula, da como resultado que cuanto menor sea su valor, mayor será la presencia de protones en el medio. Recordemos que precisamente, los ácidos hacen aumentar esta concentración, así que un valor bajo de pH indica una acidez alta.

Y al revés, las bases hacen disminuir esta concentración (bien aumentando la presencia de hidroxilos (OH–) o disminuyendo los protones (H+). Así que un valor alto de pH indica una alta basicidad. Un poco mareante, lo sé. Pero aunque parezca que los químicos lo han hecho para fastidiar, toda esta manera de hacer las cosas tiene su razón de ser, de verdad.

Ya sólo nos queda terminar de explicar lo que es el pH neutro, que está entre los ácidos y las bases. Sería ese pH que tiene el agua pura, cuando la concentración de hidroxilos es igual que la de protones. Una sustancia que tiene ese pH se dice que es una sustancia neutra. Y este valor (podríamos demostrarlo pero para no liar mucho más esto, me vais a creer) es 7.

Con lo cual ya tenemos nuestro baremo: las sustancias con un pH menor que 7 son ácidas (cuanto más bajo este valor, más fuerte será el ácido); las sustancias con un pH mayor que 7 son básicas (cuanto más alto sea este valor, más fuerte será la base); y las sustancias con un pH igual a 7 son neutras. La escala normalmente va de 0 a 14, como se ve en la imagen anterior.

Ojo con esto del pH neutro, cuando un producto cosmético anuncia en la televisión que tiene pH neutro, no quiere decir pH 7, sino que tiene el mismo pH que la piel, que es de 5,5. Como veis, la piel es ligeramente ácida. Lo ideal es que el jabón que utilicemos tenga el mismo pH que la piel (cuanto más próximo a 5,5 sea su pH, mejor).

Hay distintas formas de medir el pH de las sustancias. La más sencilla en el laboratorio es usar el papel tornasol. Se echa una gotita del líquido en él (o introducimos el papel en el líquido, a gusto del consumidor) y según el color resultante, comparamos con una tabla, y sabemos el valor orientativo de su pH. A este tipo de sustancias que nos permiten conocer el pH de otras se les llama indicadores (normalmente porque cambian de color a un pH determinado). También disponemos de ph-metros electrónicos que dan lecturas de pH mucho más exactas.

MEDIDA DEL pH

Para medir el pH de una disolución podemos emplear dos métodos, en función de la precisión con que queramos hacer la medida:

• Para realizar medidas del pH que no necesiten ser muy precisas se utilizan unas sustancias llamadas indicadores, que varían reversiblemente de color en función del pH del medio en que están disueltas. Se pueden añadir directamente a la disolución o utilizarlas en forma de tiras de papel indicador (tabla inferior).
• Para realizar medidas exactas se utiliza un pH-metro, que mide el pH ( la tabla inferior) por unmétodo potenciométrico

Los indicadores suelen ser ácidos o bases débiles que se caracterizan porque su molécula neutra tiene un color diferente al de la forma iónica. Por lo general, este cambio de color obedece a que la pérdida o ganancia de un H+ por parte del indicador provoca una reorganización interna de los enlaces.

El pH-metro realiza la medida del pH por un método potenciométrico. Este método se basa en el hecho de que entre dos disoluciones con distinta [H+] se establece una diferencia de potencial. Esta diferencia de potencial determina que cuando las dos disoluciones se ponen en contacto se produzca un flujo de H+, o en otras palabras, una corriente eléctrica. En la práctica, la medida del pH es relativa, ya que no se determina directamente la concentración de H+, sino quese compara el pH de una muestra con el de una disolución patrón de pH conocido.

Para ello se utiliza un electrodo de pH (ver tabla inferior). Cuando el electrodo entra en contacto con la disolución se establece un potencial a través de la membrana de vidrio que recubre el electrodo. Este potencial varía según el pH. Para determinar el valor del pH se necesita un electrodo de referencia, cuyo potencial no varía. El electrodo de referencia puede ser externo o puede estar integrado en el electrodo de pH (ver tabla inferior).

La diferencia de potencial (E) es proporcional a [H+], y viene definida por la ecuación de Nernst:

E medido = E referencia + (2,3 RT/NF) pH

Donde E medido es el potencial (en voltios) detectado a través de la membrana de vidrio, E referencia es el potencial del electrodo de referencia, y (2,3 RT/NF) es elfactor de Nernst, que depende de la constante de los gases (R), la constante de Faraday (F), la carga del ión (N), que para el pH vale 1, y la temperatura en grados Kelvin (T). El comportamiento del electrodo depende de la temperatura. Por eso es importante que a la hora de calibrar el pH-metro siempre esperemos a que las disoluciones patrón sacadas de la nevera se pongan a temperatura ambiente (Figura de la derecha).

Como a 25ºC el factor de Nernst vale aproximadamente 0,06 y el potencial de referencia se considera igual a cero, la ecuación de Nernst queda reducida a:

E medido = -0,06 pH