Acerca del pH: Teoría

  A primeros de mes, y relacionado con una de las pasadas entradas sobre la lluvia (¿Qué es la lluvia? Más química:… pH, olor), una alumna de ciencias me mandaba el comentario que encabeza y por desgracia no he podido contestar hasta ahora.

A veces sucede que lo urgente quita el sitio a lo importante, como ha sido el caso, pero bueno, aquí está este tardío y pretendido prontuario entre químico, didáctico y bachiller.

En una primera aproximación el pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa que, si es diluida, por ahora podemos relacionar con la concentración molar de iones de hidrógeno [H⁺].

Un valor que resulta algo engorroso de escribir y manejar, piense por ejemplo en una concentración de [H⁺] = 10^-6 M, equivalente a 0,000 000 1 M, pero que si la expresa en función del pH sería de 6. Mucho mejor, ¿no?

Manejar un solo número pequeño, entero y positivo, en vez de una potencia negativa de diez o uno con varias cifras decimales es más eficiente sin duda; así que la única razón de la existencia del concepto de pH es de naturaleza práctica, facilita el manejo de las cifras de acidez/alcalinidad. Bien, pero, ¿cómo se hace el cambio?

De concentración a pH

Pues matemáticamente definiendo pH como el logaritmo decimal negativo de dicha concentración, es decir:

pH = – log [H⁺]

que para nuestro ejemplo anterior daría el valor de:

pH = – log [10⁻⁶] = – (– 6) · log [10] = 6

ya ve la finalidad del logaritmo negativo o cologaritmo, no tener que arrastrar el signo menos que surge de la baja cuantía de la concentración.

Un valor que es adimensional y carece de unidad, aunque existe una escala de acidez o alcalinidad, comprendida entre 1 y 14, que nos indica si la disolución es: ácida (pH<7); básica (pH>7); o neutra (pH=7) siendo el valor de 1 el más ácido y el de 14 el más alcalino o básico.

Le decía más arriba que “en una primera aproximación” porque el pH en puridad se define como   el logaritmo negativo en base 10 de la actividad (a) de los iones hidrógeno [H⁺] o hidrogeniones [H₃O⁺]:

pH = – log a [H₃O⁺].

Donde “a” representa la concentración efectiva, un valor más exacto de la acidez si bien, cuando las soluciones son diluidas, es correcta la aproximación de sustituir actividad por concentración molar. (Continuará)

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