Biología para Mayores I

El pH de una solución indica su acidez o alcalinidad.

El papel de pH es un papel de filtro que ha sido tratado con un colorante natural soluble en agua para que pueda ser utilizado como un indicador de pH, para probar cuánto ácido (acidez) o base (alcalinidad) existe en una solución. Puede que incluso hayas utilizado alguno para comprobar si el agua de una piscina está bien tratada. En ambos casos, la prueba del pH mide la concentración de iones de hidrógeno en una solución determinada.

Los iones de hidrógeno se generan espontáneamente en el agua pura por la disociación (ionización) de un pequeño porcentaje de moléculas de agua en un número igual de iones de hidrógeno (H+) e iones de hidróxido (OH-). Mientras que los iones de hidróxido se mantienen en la solución por su enlace de hidrógeno con otras moléculas de agua, los iones de hidrógeno, formados por protones desnudos, son atraídos inmediatamente por las moléculas de agua no ionizadas, formando iones de hidronio (H3O+). Aún así, por convención, los científicos se refieren a los iones de hidrógeno y a su concentración como si estuvieran libres en este estado en el agua líquida.

La concentración de iones de hidrógeno que se disocian del agua pura es de 1 × 10-7 moles de iones H+ por litro de agua. Los moles (mol) son una forma de expresar la cantidad de una sustancia (que pueden ser átomos, moléculas, iones, etc), siendo un mol igual a 6,02 x 1023 partículas de la sustancia. Por tanto, 1 mol de agua equivale a 6,02 x 1023 moléculas de agua. El pH se calcula como el negativo del logaritmo de base 10 de esta concentración. El log10 de 1 × 10-7 es -7,0, y el negativo de este número (indicado por la «p» de «pH») produce un pH de 7,0, que también se conoce como pH neutro. El pH del interior de las células humanas y de la sangre son ejemplos de dos áreas del cuerpo en las que se mantiene un pH casi neutro.

Las lecturas de pH no neutro resultan de la disolución de ácidos o bases en el agua. Utilizando el logaritmo negativo para generar enteros positivos, las altas concentraciones de iones de hidrógeno producen un número de pH bajo, mientras que los niveles bajos de iones de hidrógeno dan lugar a un pH alto. Un ácido es una sustancia que aumenta la concentración de iones de hidrógeno (H+) en una solución, normalmente al disociar uno de sus átomos de hidrógeno. Una base proporciona iones de hidróxido (OH-) u otros iones con carga negativa que se combinan con los iones de hidrógeno, reduciendo su concentración en la solución y aumentando así el pH. En los casos en que la base libera iones de hidróxido, estos iones se unen a los iones de hidrógeno libres, generando nuevas moléculas de agua.

Figura 1. La escala de pH mide la concentración de iones de hidrógeno (H+) en una solución.

Cuanto más fuerte es el ácido, más fácilmente dona H+. Por ejemplo, el ácido clorhídrico (HCl) se disocia completamente en iones hidrógeno y cloruro y es altamente ácido, mientras que los ácidos del zumo de tomate o del vinagre no se disocian completamente y se consideran ácidos débiles.

A la inversa, las bases fuertes son aquellas sustancias que donan fácilmente OH- o toman iones hidrógeno. El hidróxido de sodio (NaOH) y muchos limpiadores domésticos son altamente alcalinos y ceden OH- rápidamente cuando se colocan en el agua, elevando así el pH. Un ejemplo de solución básica débil es el agua de mar, que tiene un pH cercano a 8,0, lo suficientemente cercano al pH neutro como para que los organismos marinos adaptados a este entorno salino puedan prosperar en él.

La escala de pH es, como se ha mencionado anteriormente, un logaritmo inverso y va de 0 a 14 (Figura 1). Todo lo que esté por debajo de 7,0 (entre 0,0 y 6,9) es ácido, y todo lo que esté por encima de 7,0 (entre 7,1 y 14,0) es alcalino. Los extremos del pH en cualquier dirección a partir de 7,0 suelen considerarse inhóspitos para la vida. El pH en el interior de las células (6,8) y el pH en la sangre (7,4) son ambos muy cercanos a la neutralidad.

Sin embargo, el entorno del estómago es muy ácido, con un pH de 1 a 2. Entonces, ¿cómo sobreviven las células del estómago en un entorno tan ácido? ¿Cómo mantienen homeostáticamente el pH casi neutro en su interior? La respuesta es que no pueden hacerlo y mueren constantemente. Constantemente se producen nuevas células estomacales para sustituir a las muertas, que son digeridas por los ácidos del estómago. Se calcula que el revestimiento del estómago humano se sustituye por completo cada siete o diez días.

¡Contribuye!

Mejora esta páginaAprende más