21.9: La Escala de pH
- Page ID
- 70644
El jugo de pomelo tiene un pH de entre 2.9 y 3.3, dependiendo del producto específico. La exposición excesiva a este jugo puede causar erosión del esmalte dental y puede provocar daños en los dientes. Los ácidos en el jugo de pomelo son a base de carbono, siendo el ácido cítrico uno de los principales constituyentes. Este compuesto tiene tres hidrógenos ionizables en cada molécula que contribuyen al pH relativamente bajo del jugo. Otro componente del jugo de toronja es el ácido málico, que contiene dos hidrógenos ionizables por molécula.
La Escala de pH
Expresar la acidez de una solución usando la molaridad del ión hidrógeno es engorroso porque las cantidades son generalmente muy pequeñas. El científico danés Søren Sørensen (1868-1939) propuso un sistema más fácil para indicar la concentración de la\(\ce{H^+}\) llamada escala de pH. Las letras pH representan el poder del ión hidrógeno. El pH de una solución es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno:
\[\text{pH} = -\text{log} \: \left[ \ce{H^+} \right]\nonumber \]
En agua pura o una solución neutra, la\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1.0 \times 10^{-7} \: \text{M}\). Sustituyendo en la expresión de pH:
\[\text{pH} = -\text{log} \left[ 1.0 \times 10^{-7} \right] = -\left( -7.00 \right) = 7.00\nonumber \]
El pH del agua pura o cualquier solución neutra es así de 7.00. Para fines de registro, los números a la derecha del punto decimal en el valor de pH son las cifras significativas. Ya que\(1.0 \times 10^{-7}\) tiene dos cifras significativas, el pH puede reportarse como 7.00.
Una escala logarítmica condensa el rango de acidez a números que son fáciles de usar. Considera una solución con\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1.0 \times 10^{-4} \: \text{M}\). Esa es una concentración de iones hidrógeno que es 1000 veces mayor que la concentración en agua pura. El pH de dicha solución es de 4.00, una diferencia de tan solo 3 unidades de pH. Observe que cuando el\(\left[ \ce{H^+} \right]\) está escrito en notación científica y el coeficiente es 1, el pH es simplemente el exponente con el signo cambiado. El pH de una solución con\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1 \times 10^{-2} \: \text{M}\) es 2 y el pH de una solución con\(\left[ \ce{H^+} \right] = 1 \times 10^{-10} \: \text{M}\) es 10.
Como vimos antes, una solución con\(\left[ \ce{H^+} \right]\) mayor que\(1.0 \times 10^{-7}\) es ácida, mientras que una solución con\(\left[ \ce{H^+} \right]\) menor que\(1.0 \times 10^{-7}\) es básica. En consecuencia, las soluciones con un pH menor a 7 son ácidas, mientras que las que tienen un pH superior a 7 son básicas. La figura\(\PageIndex{1}\) ilustra esta relación, junto con algunos ejemplos de diversas soluciones.
Resumen
- El pH de una solución es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno.
- Las soluciones con un pH menor a 7 son ácidas, mientras que las que tienen un pH superior a 7 son básicas.
- Se listan los valores de pH para varios materiales comunes.