Qué mide el pH
El pH expresa la acidez de una disolución en una escala logarítmica. Se define como el logaritmo decimal negativo de la concentración de iones hidronio: un pH de 3 significa 10⁻³ mol/L de H3O+. Como la escala es logarítmica, bajar una unidad de pH multiplica la acidez por diez: un pH 3 es cien veces más ácido que un pH 5.
Las fórmulas
pH = −log[H3O+] y pOH = −log[OH−]
A 25 °C, [H3O+] × [OH−] = 10⁻¹⁴, por lo que pH + pOH = 14.
- Ácido fuerte (HCl, HNO3): se disocia por completo, [H3O+] ≈ concentración × protones liberados.
- Base fuerte (NaOH, KOH): [OH−] ≈ concentración × hidróxidos liberados.
- Ácido débil: con Ka = 10^(−pKa), se resuelve [H3O+]² + Ka[H3O+] − Ka·C = 0.
La calculadora incluye la autoionización del agua, así que da resultados correctos incluso para disoluciones muy diluidas, en las que un ácido no puede bajar el pH por debajo de 7 sin más.
Ejemplos resueltos
- HCl 0,01 mol/L: pH = 2,00.
- NaOH 0,001 mol/L: pOH = 3, pH = 11,00.
- Ácido acético 1 mol/L (pKa 4,76): [H3O+] = 0,0042 mol/L, pH = 2,38. Solo el 0,42 % de las moléculas está disociado, que es lo que caracteriza a un ácido débil.
La escala de pH en la vida diaria
- Jugo gástrico: de 1 a 2.
- Zumo de limón: alrededor de 2.
- Vinagre: de 2,5 a 3.
- Café: alrededor de 5.
- Agua pura a 25 °C: 7.
- Sangre: de 7,35 a 7,45.
- Agua de mar: alrededor de 8,1.
- Amoniaco doméstico: alrededor de 11,5.
- Lejía: de 12 a 13.
Ácidos polipróticos
Algunos ácidos liberan más de un protón, como el sulfúrico o el fosfórico. Para un ácido fuerte diprótico, la calculadora permite indicar dos protones por molécula. En los ácidos débiles polipróticos, como el cítrico o el fosfórico, el pH depende casi solo de la primera disociación, que es la que se ofrece en la lista.
Límites del cálculo
Las fórmulas usan concentraciones en lugar de actividades, lo que es una buena aproximación hasta unas décimas de mol por litro. En disoluciones muy concentradas el pH real se aparta del calculado. Además, el producto iónico del agua cambia con la temperatura: a 37 °C la neutralidad está en pH 6,8 y no en 7. Para medir el pH de una muestra real, usa un pH-metro calibrado con disoluciones patrón.