Los ácidos son compuestos que, cuando se disuelven en agua, producen iones de hidrógeno libres (iones H+). Cuando las bases se disuelven en agua, forman iones hidroxilo (iones OH-). Los iones de hidrógeno son abundantes en soluciones ácidas y limitados en soluciones básicas. La escala de pH se utiliza para determinar la acidez o basicidad de un ácido o base. La escala de pH va de 0 a 14 en la escala. Un indicador de pH formado por varios compuestos químicos se conoce como indicador universal.
pH para ácidos
El pH de los ácidos o de las soluciones ácidas es inferior a 7. Se dice que una solución con un pH inferior a 7 es ácida. Por ejemplo, un pH de 4 indica que la solución es ácida. Debe recordarse que cuanto más bajo es el pH de una solución, más ácida es. Una solución de pH 1, por ejemplo, es sustancialmente más ácida que una solución de pH 4. Para decirlo de otra manera, una solución de pH 1 es un ácido significativamente más fuerte que una solución de pH 4. Los ácidos fuertes a menudo se definen como soluciones con un pH de 0, 1, 2 o 3. Las soluciones de ácidos débiles tienen un pH de 4, 5 o 6. Es obvio que la acidez de una sustancia es proporcional a su pH. El pH de los productos químicos fuertemente ácidos es bastante bajo. De hecho, cuanto más fuerte es el ácido, más bajo es el pH.
Dado que todas las soluciones con un pH inferior a 7 son de naturaleza ácida, se vuelven de color rojo tornasol azul. Además, hacen que el indicador naranja de metilo se vuelva rojo.
pH para Bases
El pH de las bases o soluciones básicas es superior a 7. Cuando una solución tiene un pH superior a 7, se denomina solución básica. Una solución con un pH de 12 será, por ejemplo, de naturaleza básica o base. Debe recordarse que cuanto más alto es el pH de una solución, más básica es. Una solución con pH 14, por ejemplo, es significativamente más básica que una solución con pH 11. En otras palabras, una solución con pH 14 será una base mucho más fuerte que un ácido con un pH de 11. Las bases fuertes a menudo se definen como soluciones con un pH de 11, 12, 13 o 14. Las bases débiles se definen como soluciones con valores de pH de 8, 9 y 10. El pH de los compuestos muy básicos es extremadamente alto. De hecho, cuanto más fuerte es la base, mayor es el pH.
Dado que todas las soluciones con un pH superior a 7 son de naturaleza básica, se vuelven azul tornasol rojo. Además, hacen que el indicador de fenolftaleína sea rosa.
pH para sustancias neutras
El pH de las sustancias neutras es exactamente 7. El agua pura no es ácida ni básica; es una sustancia neutra. Como resultado, el agua pura tiene un pH de 7. Tanto una solución de azúcar como una solución de cloruro son neutrales, con un pH de 7. Como resultado, cualquier solución con un pH de 7 se considera neutral. El papel tornasol, así como otros indicadores comunes como el naranja de metilo y la fenolftaleína, no tendrán impacto en un material con un pH de 7.
Indicador universal
El tornasol es un indicador común para determinar si una sustancia química es un ácido o una base. No pueden determinar si una sustancia química es un ácido fuerte, un ácido débil, una base fuerte o una base débil. Para decirlo de otra manera, los indicadores típicos no pueden decirnos qué tan fuertes son los ácidos o las bases. Litmus, por ejemplo, puede determinar que el ácido sulfúrico y el vinagre son ácidos, pero no puede determinar si el ácido sulfúrico es un ácido más fuerte o más ácido que la solución de vinagre. Sin embargo, podemos usar una forma específica del indicador llamada «indicador universal», que funciona al detectar el pH de una solución, para determinar la fuerza de una solución ácida o básica.
Un indicador universal es un método común para medir el pH de una solución en un laboratorio escolar. Un indicador universal es una mezcla de varios indicadores o tintes diferentes que producen colores variados a varios niveles de pH en la escala de pH.
También podemos comentar que el indicador universal muestra diferentes colores a diferentes concentraciones de iones de hidrógeno en la solución ya que el pH de una solución depende de la concentración de iones de hidrógeno. El indicador universal adquiere un nuevo color cuando se le aplica una solución ácida o básica. Al comparar el color del indicador universal con los colores de la tabla de colores de pH, se puede determinar el valor de pH de la solución ácida o básica. Podemos saber si una solución es un ácido fuerte, un ácido débil, una base más fuerte o una base débil observando el valor del pH. Los colores que produce el indicador universal en varios niveles de pH se muestran a continuación.
| pH | Color |
| 0 | Rojo oscuro |
| 1 | Rojo |
| 2 | Rojo |
| 3 | Rojo naranja |
| 4 | Naranja |
| 5 | Naranja amarillo |
| 6 | Amarillo verdoso |
| 7 | Verde |
| 8 | Azul verdoso |
| 9 | Azul |
| 10 | azul marino |
| 11 | Violeta |
| 12 | Morado oscuro |
| 13 | Violeta |
| 14 | Violeta |
Los fabricantes de indicadores universales brindan una tabla de colores de pH que se puede usar para comparar el color creado en el papel indicador o la solución indicadora después de agregar una solución ácida o básica para determinar el valor de pH. El indicador universal, al igual que el tornasol, se puede utilizar en forma de solución o en forma de papel indicador universal.
¿Cómo se usa un papel indicador universal para medir el valor de pH de una solución?
Sobre una tira de papel indicador universal, se pone una gota de la solución a ensayar. El color del papel indicador cambiará donde se haya aplicado la solución. El color en el papel indicador se compara luego con un color en la tabla de colores de pH estándar. El valor de pH correspondiente a este color se puede encontrar en la tabla de colores de pH. Podemos saber si una solución es un ácido fuerte, un ácido débil, una base fuerte o una base débil según su valor de pH.
Si se coloca una gota de una solución en un papel indicador universal y el papel se vuelve rojo oscuro, el pH de la solución es cercano a cero, lo que indica que es un ácido fuerte. Sin embargo, si se genera un color naranja, el pH será de alrededor de 4 y el ácido será débil. También se pueden crear diferentes colores usando una solución base diferente. Las soluciones débilmente básicas son azules, mientras que las soluciones extremadamente básicas son violetas con un indicador universal. Si una solución se vuelve verde indicador universal, es una solución neutra que no es ni ácida ni básica. Como resultado, el agua tomará un color verde cuando se pruebe con un indicador universal.
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: El color del tornasol azul se cambia a rojo por una solución. ¿Cuál será el pH de la solución?
Responder:
Una solución que cambia el color del tornasol azul a rojo es ácida. Las soluciones ácidas son aquellas que tienen un pH inferior a 7. Como resultado, el pH de la solución será inferior a 7.
Pregunta 2: El pH de la leche fresca es 6. ¿Cuál es el pH de la leche cuando se convierte en cuajada?
Responder:
Cuando la leche se convierte en cuajada, se vuelve ácida y su pH cae por debajo de 6.
Pregunta 3: Si una solución muestra un pH de 1 en la prueba con un indicador universal, ¿entonces la solución es un ácido fuerte o débil?
Responder:
Un pH de 1 denota una solución extremadamente ácida. Como resultado, esta solución es un ácido fuerte.
Pregunta 4: Una solución cambia el color del tornasol rojo a azul. ¿Cuál será el pH de la solución?
Responder:
En la naturaleza, una solución que vuelve azul el tornasol rojo es básica. Todas las soluciones con un pH superior a 7 se consideran básicas. Como resultado, el pH de la solución excederá 7.
Pregunta 5: ¿Qué solución tiene una mayor concentración de iones de hidrógeno? La solución A tiene un pH de 4 mientras que la solución B tiene un pH de 9.
Responder:
La concentración de iones de hidrógeno en una solución es inversamente proporcional a su pH. Esto significa que una solución con un pH más bajo tendrá una mayor concentración de iones de hidrógeno. Dado que la solución A tiene un pH más bajo que la solución B, la solución A tendrá una concentración de iones de hidrógeno más alta.