Los ácidos, las bases y las sales tienen un impacto tanto en la química como en nuestra vida diaria. Los ácidos tienen un sabor agrio (la palabra ácido proviene de la palabra latina ‘acere’ que significa ‘agrio’), las bases tienen un sabor amargo, mientras que las propias sales tienen un sabor salado. El ácido cítrico se encuentra en frutas como las naranjas y los limones, el ácido tartárico en el tamarindo, el ácido málico en las manzanas y el ácido láctico en la leche y los productos lácteos, así como el ácido clorhídrico en los fluidos gástricos. También se pueden encontrar muchas bases, como el agua de cal.
Muchos de estos ácidos se utilizan en nuestra vida diaria, como el vinagre o el ácido acético en la cocina, el ácido bórico en la ropa, el bicarbonato de sodio en la cocina, el bicarbonato de sodio en la limpieza, etc. Muchos ácidos y bases que no usamos en nuestra vida diaria son utilizados en laboratorios e industrias, como HCl, H 2 SO 4 , NaOH, KOH, entre otros. El proceso de neutralización da como resultado la creación de sal y agua cuando estos ácidos y bases se mezclan en las cantidades adecuadas. NaCl y KCl, por ejemplo, son sales naturales que se encuentran en el agua de mar y en los depósitos de rocas naturales.
¿Qué es el pH?
pH significa Potencia de Hidrógeno y se define como el logaritmo de la concentración de iones H + . El valor de pH de cualquier sustancia o solución indica si es ácida, neutra o alcalina.
El término pH fue introducido por primera vez por Soren Peter (bioquímico), en 1909. Para determinar la fuerza de los ácidos y las bases, usamos un indicador universal que muestra diferentes colores a diferentes concentraciones de iones de hidrógeno en una solución. El valor del pH se usa generalmente para determinar cuantitativamente la fuerza del ácido y la base.
La ecuación utilizada para calcular el pH:
pH = -log [H+]
Química del pH
Una escala de pH es una herramienta para determinar las concentraciones de ácidos y bases. La escala va del 0 al 14, siendo 0 el más bajo y 14 el más alto. El papel tornasol es una prueba que determina si una sustancia es ácida o básica. El color del papel corresponde a los números de la escala de pH, lo que indica el tipo de sustancia química que se está analizando. El vinagre, por ejemplo, es un ácido con un pH de 2,4 en la escala de pH.
Los médicos y científicos generalmente están de acuerdo en que mantener un buen equilibrio de pH es importante para la salud en general. Los alimentos y bebidas que ingieres determinan el nivel de pH, o posible nivel de hidrógeno, en tu cuerpo. La concentración de iones de hidrógeno determina el pH. En una escala de 0 a 14, se realiza este cálculo.
La escala de pH es logarítmica, lo que indica la concentración de iones de hidrógeno en una solución en orden inverso. Debido a que la fórmula del pH aproxima la concentración molar de iones de hidrógeno en una solución al negativo de los logaritmos de base 10, este es el caso. El pH se define como el negativo de la actividad del ion H+ expresado en logaritmos de base 10. La escala de pH se remonta a un conjunto de soluciones estándar cuyo pH ha sido acordado internacionalmente. Los valores estándar primarios de pH se derivan utilizando una celda de concentración con transferencia mediante el cálculo de la diferencia de potencial entre un electrodo de hidrógeno y un electrodo estándar como el electrodo de cloruro de plata. El pH de las soluciones acuosas se puede medir con un electrodo de vidrio y un medidor de pH, o un indicador de cambio de color.
¿Qué es el valor de pH?
Para encontrar el valor de pH de un componente usamos una escala de pH. La escala de pH tiene valores de 0 a 14, donde 0 indica muy ácido y 14 indica muy alcalino. 7 es el centro de la escala si cualquier solución tiene un valor de pH de 7, significa que la solución es de naturaleza neutra. Los valores menores a 7 indican que la solución es ácida y los valores mayores a 7 indican que la solución es alcalina.
escala PH
A medida que pasamos de 7 a 1, la acidez de la solución aumenta, es decir, una solución con un valor de pH de 2 es más ácida que una solución con un valor de pH de 3. La alcalinidad de una solución aumenta de 7 a 14 (opuesto a la acidez), es decir una solución con un valor de pH de 11 es más alcalina que una solución con un valor de pH de 9.
Indicador de pH
Un indicador que determina si una solución es ácida o básica se conoce como indicador de pH. Generalmente, el indicador hace que el color de la solución o del papel cambie dependiendo del valor de pH. Hay diferentes tipos de indicadores, algunos son sólidos y otros son de naturaleza líquida. Pero, los indicadores más comunes se encuentran en forma de tiras de papel, conocidas como papel tornasol. Cambia su color a rojo cuando se agrega a una solución ácida y da un color azul cuando se prueba con una solución básica. Además, hay varias otras formas de hacer indicadores en casa.
Los productos químicos de la familia de las antocianinas de color natural se encuentran en muchas plantas y componentes de plantas. En soluciones ácidas son rojas y en soluciones básicas son azules. Las antocianinas se pueden extraer de una variedad de partes de plantas coloreadas usando agua u otros solventes, como hojas (col lombarda), flores (geranio, amapola o pétalos de rosa), bayas (arándanos, grosella negra) y tallos (ruibarbo). Una demostración típica de química inicial es la extracción de antocianinas de plantas domésticas comunes, particularmente el repollo rojo, para hacer un indicador de pH primitivo.
Limitaciones de la escala de pH
- El pH de una solución de ácido fuerte 1N es cero.
- El pH es negativo para concentraciones 2N, 3N, ION de ácidos fuertes.
- A mayores concentraciones, se emplean las funciones de acidez de Hammett en lugar del pH.
Importancia del pH en la vida cotidiana
Sistema digestivo
En el cuerpo humano, todas las reacciones fisiológicas tienen lugar a un pH de 7 a 7,8. El ácido clorhídrico se secreta cuando los alimentos ingresan al estómago (cambia el pH del estómago entre 1 y 3) debido a comer en exceso o por varias razones. Se libera un exceso de HCl (ácido clorhídrico). El exceso de HCl en el estómago provoca una indigestión que produce dolor e irritación (disminuye el nivel de pH del estómago). Para curar la indigestión, podemos tomar bases llamadas antiácidos (antiácidos). Los antiácidos son un grupo de bases suaves. Al ser de naturaleza básica, reaccionan con el exceso de ácido en el estómago y lo neutralizan. (que no tienen efectos tóxicos en nuestro organismo)
Los antiácidos comunes utilizados para curar la indigestión debido a la acidez son: –
- Leche de Magnesia (hidrrust de magnesio)
Mg(OH) 2 (s) + 2HCl(aq) → 2H 2 O(l) + MgCl 2 (aq)
- Bicarbonato de sodio (carbonato de hidrógeno de sodio)
NaHCO₃ + HCl ➝ NaCl + CO₂ + H₂O
La caries dental
Cuando comemos alimentos, las bacterias presentes en nuestra boca descomponen el azúcar para formar ácidos. El ácido reduce el pH en la boca haciéndola ácida. Cuando el pH de la boca cae por debajo de 5,5, nuestro diente comienza a cariarse. La caries dental ocurre porque el ácido se vuelve lo suficientemente fuerte como para atacar el esmalte (de nuestros dientes) y corroerlo. La mejor manera de prevenir la caries dental es limpiar bien la boca después de comer. Muchos tipos de pasta de dientes contienen bases para neutralizar el ácido de la boca (el pH de la pasta de dientes es de aproximadamente 8,0). Así que usar pasta dental para limpiar los dientes puede neutralizar el exceso de ácido en la boca.
Las plantas y los animales son sensibles a los cambios de pH
La mayoría de las plantas crecen mejor cuando el pH del suelo es cercano a 7. Si el suelo es demasiado ácido (pH bajo), se trata con:
- Cal viva (rust de calcio)
- Cal apagada (hidrrust de calcio)
- Tiza (carbonato de calcio).
Si el suelo es demasiado alcalino, se puede reducir agregando estiércol o compost (materia orgánica en descomposición) que contiene materiales ácidos. El pH también juega un papel importante en la supervivencia de los animales, incluidos los seres humanos. Los animales acuáticos pueden sobrevivir en cuerpos de agua dentro de un rango estrecho de cambio de pH. La alta acidez de los cuerpos de agua puede matar a los animales acuáticos. El carbonato de calcio a menudo se agrega al agua ácida del lago para neutralizar el ácido que proviene de la lluvia ácida.
Autodefensa de animales y plantas a través de la guerra química
Cuando una abeja melífera pica a una persona, inyecta ácido fórmico en la piel. Al frotar un bicarbonato de sodio suave, se neutraliza el líquido ácido inyectado por una picadura de abeja. Cuando una avispa pica, inyecta un líquido alcalino (ácido metanoico (HCOOH)) en la piel que causa un dolor ardiente. Al frotar vinagre ácido suave en el área picada se alivia. Cuando una persona toca las hojas de una planta de ortiga, el pelo punzante de las hojas de ortiga inyecta ácido metanoico en la piel. Se puede neutralizar frotando bicarbonato de sodio o Dock Plant que crece junto a la planta de ortiga y es de naturaleza básica.
HCOOH + NaHCO3 ⟶ HCOONa + CO2 + H2O
Jugo de limón para limpiar recipientes de cobre
Se forma una película de color verde opaco en un recipiente de cobre cuando se expone al aire húmedo durante un período prolongado de tiempo. El hidrrust de cobre (Cu(OH) 2 ) y el carbonato de cobre (CuCO 3 ) se combinan para formar esta capa verdosa.
La reacción es,
2Cu + H2O + CO2 + O2 ⟶ Cu(OH) 2 + CuCO3
Debido a que estos productos son de naturaleza básica, se requieren sustancias ácidas como el jugo de limón o tamarindo para limpiarlos. Estos compuestos ácidos se eligen para la limpieza ya que son buenos para limpiar recipientes de cobre.
Problemas de muestra
Pregunta 1: ¿Qué indica el valor de pH de cualquier solución?
Responder:
El valor de pH de cualquier solución indica si es ácida, neutra o básica. Además, se usa para determinar la fuerza del ácido y la base. (A medida que pasamos de 7 a 1, la acidez de la solución aumenta, es decir, una solución con un valor de pH de 2 es más ácida que una solución con un valor de pH de 3. La alcalinidad de una solución aumenta de 7 a 14 (opuesto a la acidez), es decir, una solución con un valor de pH de 11 es más alcalina que una solución con un valor de pH de 9.)
Pregunta 2: Agrupe las siguientes soluciones según su naturaleza (ácida, básica o neutra) y ordénelas según su concentración y estado, cuál es más ácida y básica (los valores de pH de la solución se dan entre paréntesis):-
Solución 1(8), Solución 2(3), Solución 3(10), Solución 4(7), Solución 5(13), Solución 6(1)
Responder:
- Ácido – Solución 6(1), Solución 2(3)
La solución 6 es la solución más ácida ya que tiene el menor valor de pH.
- Básico – Solución 5(13), Solución 3(10), Solución 1(8)
La solución 5 es la solución más básica ya que tiene el valor de pH más alto.
- Neutro – Solución 4(7)
Pregunta 3: ¿Cuál es el nivel de pH normal dentro de un estómago humano? ¿Por qué el nivel de pH disminuye durante la digestión?
Responder:
En el cuerpo humano, todas las reacciones fisiológicas tienen lugar a un pH de 7 a 7,8. Se observa una disminución en el nivel de pH durante la digestión porque se libera HCl dentro del estómago para descomponer los alimentos en compuestos simples para que el cuerpo pueda absorberlos.
Pregunta 4: Nombre los antiácidos comunes que se usan para curar la indigestión debido a la acidez.
Responder:
Los antiácidos comunes utilizados para curar la indigestión debido a la acidez son: –
- Leche de Magnesia (hidrrust de magnesio)
Mg(OH) 2 (s) + 2HCl (aq) → 2H 2 O (l) + MgCl 2 (aq)
- Bicarbonato de sodio (carbonato de hidrógeno de sodio)
NaHCO₃ + HCl ➝ NaCl + CO₂ + H₂O
Pregunta 5: ¿Cómo se puede neutralizar el efecto de las picaduras de abeja en el cuerpo humano?
Responder:
Cuando una abeja melífera pica a una persona, inyecta ácido fórmico en la piel. Al frotar un bicarbonato de sodio suave, se neutraliza el líquido ácido inyectado por una picadura de abeja.
HCOOH + NaHCO3 ⟶ HCOONa + CO2 + H2O
Pregunta 6: ¿Qué se puede agregar al suelo para reducir su acidez y hacerlo apto para que crezcan los cultivos?
Responder:
Las siguientes sustancias se pueden agregar al suelo para neutralizar su acidez: –
- Cal viva (rust de calcio)
- Cal apagada (hidrrust de calcio)
- Tiza (carbonato de calcio)
Pregunta 7: Se le han proporcionado tres tubos de ensayo. Uno de ellos contiene agua destilada y los otros dos contienen una solución ácida y una solución básica, respectivamente. Si solo te dan papel tornasol rojo, ¿cómo identificarás el contenido de cada tubo?
Responder :
Poner el papel de tornasol rojo en todos los tubos de ensayo, turno por turno. La solución que convierte el tornasol rojo en azul será una solución básica. El papel de tornasol azul formado ahora se puede usar para probar la solución ácida. La solución que convierte el papel tornasol azul en rojo será la solución ácida. Y la solución que no tiene efecto sobre ningún papel de tornasol será neutral (es decir, agua destilada).
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Artículo escrito por learnskartik y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA