La escala de Ph y fuerzas de los ácidos y bases

1.
¿Qué es el pH?
2. Interpretación de la escala del
pH
3. ¿Como se halla el valor del
pH?
4. Amortiguadores del pH

5. El amortiguador
de nuestra sangre

7. El balance de pH en los
cosméticos
8. Influencia del pH en los suelos de
cultivo
9. Encalar los suelos reduce el
pH
10. Ácidos y Bases
11. Fuerza de los ácidos y de las
bases
12. Bibliografía

1. ¿Que es el
pH?

El pH es el grado de aidez de una sustancia, es decir la
concentración de iones de H + en una solucion
acuosa, término (del francés pouvoir
hydrogène, 'poder del
hidrógeno') el pH también se expresa a menudo en
términos de concentración de iones
hidronio.

El agua y todas
las soluciones
acuosas contiene concentración de H + , si no
iones de OH – .En el agua pura
se cumple que la concentración de iones H + es
igual a la concentración de iones OH -, por eso
se dice que el agua es neutra.+
Como las concentraciones de iones H + de y OH
– son muy pequeñas, en 1909, el químico
danés Sorensen  definió el potencial
hidrógeno ( pH ) como el logarítmo negativo de la
concentración molar ( mas exactamente de la actividad
molar ) de los iones hidrógeno. Esto es:
pH = – log [H + ]
Desde entonces, el término pH ha sido universalmente
utilizado por la facilidad de su uso, evitando asi el manejo de
cifras largas y complejas. Por ejemplo, una concentración
de [H+] = 1×10-8 M ( 0.00000001)
es simplemente un pH de 8 ya que : pH= –
log[10-8]  =
8 La relación entre pH y concentración de iones H
se puede ver en la siguiente tabla, en la que se incluyen
valores
típicos de algunas sustancias conocidas.

2. Interpretación de
la escala de pH

La escala de pH se establece en una recta
numérica que va desde el 0 hasta el 14.El número 7
corresponde a las soluciones neutras. El sector izquierdo de la
recta numérica indica acidez, que va aumentando en
intensidad cuando más lejos se está del 7.Por
ejemplo una solución que tiene el pH 1 es más
ácida o más fuerte que aquella que tiene un pH
6.
De la misma manera, hacia la derecha del 7 las soluciones son
básicas y son más fuertes o más
básicas cuanto más se alejan del 7. Por ejemplo,
una base que tenga pH 14 es más fuerte que una que tenga
pH 8

3. ¿Como se halla El
Valor de pH
?

El pH es de valor negativo del exponente de la
concentración para conocer el pH de la ciudad .Por
ejemplo
Si la concentración es 10 –11 el pH es
11
Si la concentración es 10-4 el pH es 4
Para hallar la concentración de iones de Hidróxido
dividimos:
10 –14
__________________________________
la
concentración de la base
Por ejemplo:
Si el pH es 3, la concentración de iones hidronio es 10
–3 M y la concentración de iones de
Hidróxido es:
10 –14 / 10 –3 M, que es 10
–14-(-3) = 10 –11 M
el pOH = 11

4. Amortiguadores De
pH

Un amortiguador es una solución que resiste los
cambios de pH cuando se le agregan pequeñas cantidades de
ácidos o de base .Las soluciones amortiguadoras se
preparan con un ácido o una base débil y una de sus
sales.

Por ejemplo, se puede preparar una solución
amortiguadora con la base débil amoniaco (NH3 )
y una sal de amonio, como cloruro de amonio (NH4Cl ).
Si se le añade un ácido, el NH3 ,
reacciona con los iones H +
NH3 +
H+Cl- NH4Cl
Base débil ácido sal de amonio
Si se le añade una base a la sal, el ion amonio de la sal
reacciona con el OH de la base y se forma nuevamente amoniaco y
agua:
NH4Cl + Na OH NH3 + NaCl + H2 O

Otros ejemplos de soluciones reguladores son el
ácido fosfórico, fosfato monopotásico, el
ácido carbónico y el ion bicarbonato

5. El amortiguador de nuestra
sangre

El pH de nuestra sangre
varía entre 7,3 y 7,5 . La muerte se
produce greneralmente cuando el pH es menor que 7 o mayor que 7,9
.
Cualquier sustancia puede variar su pH cualdo se le agrega otra
diferente, pero nuestra sangre mantiene inalterable su pH a pesar
de las reacciones que se le generan en nuestro organismo.
Mientras nos mantenemos con vida, nuestro pH sanguíneo
varía un poco. Esto se debe pa la mezcla de las soluciones
reguladoras que tenemos.
Una sustancia regularo es el par ácido carbónico (
H2CO3) y ion bicarbonato (HCO3
-), que se produce durante la respiración , al reaccionar el
CO2 con el agua del plasma sanguíneo
según la siguiente reacción.
CO2(g) + H2O(l)
H2CO3(ac)
La otra parte de este
amortiguador es el ion biacrbonato.
Si algún fenómeno aumenta el ion OH – en
nuestra sangre, el ácido cárbonico reacciona para
disminuir su concentración y evita que aumente el pH. Por
el contrario, si entra H+ a la sangre, ion bicarbonato
, reacciona para prevenir que disminuya el pH.
El organismo tiene mecanismos para deshacerse del exceso de de
dioxido de carbono; entre
ellos estan el bostezo y el hipo.
Por otro lado, la respiración rápida y profunda
puede causar una deficiencia de CO2 en la sangre.Esto
sucede cuando una persona
ésta nerviosa o asustada y puede ser peligroso, porque
reduce el nivel de ácido cárbónico en la
sangre y aumenta el pH. Si esto sucede la persona puede respirar
cubiendo la nariz y boca con una bolsade papel, loque
aumenta la concentración de CO2 en el aire que inhala,
obligando a que ingrese más CO2 a la sangre.De
este modo se normaliza el pH sanguíneo .

6. Escala de pH: soluciones
comunes

El pH de una disolución es una medida de la
concentración de iones hidrógeno. Una
pequeña variación en el pH significa un importante
cambio en la
concentración de los iones hidrógeno. Por ejemplo,
la concentración de iones hidrógeno en los jugos
gástricos (pH = 1) es casi un millón de veces
mayor

7. El Balance del pH de los
cosméticos

El pH de los cosméticos como el champú y
los jabones es muy importante para nuestra salud , porque si
éste no es el adecuado puede ocasionar trastornos a la
piel y al
cabello.

Estructura del cabello
El cabello humano es una estructura
compleja y organizada. Esta estructura consta de una serie de
capas formadas por una proteína llamada queratina. La capa
externa o cutícula protege el cabello y evita que se
reseque.
Dentro del pelo se encuentran células
muertas empacadas en unas fibras .Tanto el cabello como la piel
tienen naturaleza
ácida en sus condiciones originales.
Según el tipo de cabello, el pH recomendado para el
champú, reacondicionadores y oros cosméticos pueden
variar; sin embargo, los Ph más adecuados son los
ácidos medios y los
alcalinos medios. Los ácidos se encuentran entre 3 y 6 de
pH y los alcalinos entre 7 y 8 de pH. Un pH por debajo de 3 y por
encima de 8 puede destruir el cabello.

El pH de los champús
Los champúes son básicamente jabones y detergentes
sintéticos que sirven para remover la suciedad y la grasa
del pelo. La mayoría de champús tienen un pH entre
3,5 y 8,5 esto es, levemente ácido, pero también
hay alcalinos.
Los champús alcalinos esponjan el pelo y son muy efectivos
porque en estos el pH la cutícula se abre, permitiendo a
los agentes activos actuar en
toda la estructura del cabello .
Sien embargo no se recomienda usarlos con regularidad porque
destruyen la cutícula .Después de usar un
champú alcalino es
necesario usar un reacondicionador, los cuales tiene un pH
ácido. De esta forma cierran la cutícula y hacen el
cabello menos esponjoso y más suave.
Los tintes y las soluciones para permanentes son sustancias muy
alcalinas. Esto cosméticos disuelven la parte de la
cutícula, y por ello dañan el cabello..
Un cabello dañado es áspero, opaco y seco.
Los champús ligeramente ácidos son los más
adecuados y también los más vendidos. Estos
fortalecen la cutícula del cabello y la aplanan. En estas
condiciones el pelo se ve brillante y se siente suave al
tacto.

El pH de los productos para
la piel
La capa externa de la piel tiene una estructura de queratina como
la del cabello. Los productos que dan brillo a la piel y la
aclaran tiene un pH más alto son alcalinos. Su
propósito es remover la capa externa de queratina, que
puede tener células muertas.
La células nuevas de la parte interna se ven frescas y
vibrantes. Si se usan ocasionalmente estos productos pueden
ayudar, pero su uso continuo daña la piel al eliminar
continuamente las capas de células.
Otro de los problemas con
los jabones alcalinos es que eliminan la capa ácida que
normalmente cubre la piel.
Este fluido, formado por grasas, sudor y otras secreciones, es
una defensa natural contra las infecciones bacterianas.
Los jabones muy básicos puede neutralizar esta capa
Protectora. Las personas que tiene acné o piel grasosa
deben tener especial cuidado de no eliminar esta capa es de
protección

8. Influencia del pH en
los suelos de
cultivo

Conocer el pH del suelo es
importante para evaluar la relación suelo – planta.
La mayoría de cultivos se desarrolla más
favorablemente en los suelos con Ph cercano a 7, es decir,
neutro.
Aunque cada especie vegetal tiene un pH óptimo, la acidez
del suelo también afecta la disponibilidad de nutrientes,
las propiedades físicas de los suelos y la actividad de
las bacterias
.
Así , se ha comprobado que los suelos ácidos
No son convenientes para el desarrollo de
la mayoría de los cultivos agrícolas
forrajeros.
Los suelos presentan un acidez mayor que la requerida para los
cultivos, debido a varias razones como la siguientes:

• La elevada extracción de
  nutrientes
• La abundancia de lluvias (el calcio y el magnesio son
  arrastrados por el agua)
• La fertilización con compuestos
  nitrogenados

Esto explica por qué los suelos de la selva, que
son ácidos, no son tan buenos para la explotación
agrícola. En esos terrenos, después de dos o tres
cosechas el suelo se queda sin nutrientes; es decir, se
empobrece.

9. Encalar los suelos
reduce el pH

Los suelos ácidos requieren de la
aplicación de enmiendas calcáreas que se usan como
correctivos.
Dicha técnicas
se conoce como el encalado y consiste en añadir compuestos
de calcio al suelo. Así, los iones bicarbonato (H
CO3- ) neutralizan a los iones
H+. Con ellos se busca llevar a los suelos a un pH
cercano al pH entre 6,5 y 7,5.
El pH neutro mejora la calidad del suelo
y, por consiguiente, el de las cosechas. Sus efectos son los
siguientes:

• Aumenta la disponibilidad de calcio, de magnesio y de
  fósforo
• Aumenta la acción de las bacterias fijadoras
  de nitrógeno
• Se incrementa la cantidad y la acción de los
  microorganismos responsables de la descomposición de la
  materia
  orgánica y de las transformaciones del nitrógeno,
  el azufre y el fósforo ( ciclos
  biológicos)
• Se reduce la solubridad de elementos como el a
  aluminio y
  magnesio, que pueden ser tóxicos para las plantas.
• En la técnica del encalado generalmente se
  usan sustancias como:
• El carbonato de calcio y magnesio se extraen de
  propósitos calcáreos o canteras.
• Conchilla molida, que son restos de conchas
  marinas.
• Cal viva u óxido de calcio y cal hidratada o
  hidróxido de calcio. Ambas tienen una reacción
  rápida, sin embargo la cal viva no es aconsejada por
  algunos técnicos porque destruye la materia
  orgánica.

Objetivo: Demostrar que los pigmentos vegetales pueden
emplearse como indicadores de
pH.
Hipótesis: Los pigmentos vegetales son
sustancias químicas que cambian de color dependiendo
del pH del medio.
Material: 15 vasos desechables transparentes, 10 goteros, vinagre
blanco, 10 limones, 100 gr de cal blanca, líquido
limpiador
con amonia, ácido muriático, 100 gr de flores de
jamaica, 1 col morada, 1 betabel mediano, 4 zanahorias, 5 flores
de tzempaxuchit l o cempasúchil
, 20 flores de buganvilla, 1 navaja, 6 frascos de vidrio con tapa,
papel aluminio y cinta para etiquetar.

Metodología
1. Cortar en pequeños fragmentos a las zanahorias, betabel
y col morada
2. Colocar un poco de cal blanca en un frasco de vidrio y
añadir agua, agita y tapa el frasco
3. Preparar jugo con los limones, colocar en un frasco de vidrio
y tapar
4. Colocar en los vasos por separado las flores y los trozos de
betabel , zanahoria y col morada
5. Poner agua en un recipiente y hervir, apaga la flama y agregar
el agua caliente a todos los vasos con los fragmentos y las
flores
6. Dejar enfriar los extractos
7. Pasar por separada cada una de las soluciones sobre tela
delgada o sobre papel filtro para cafetera con ayuda de un
colador pequeño, recibir el líquido en un frasco de
vidrio de boca ancha
8. Tapar los frascos, envuélvelos en papel aluminio y
almacenar las soluciones etiquetadas en el refrigerador
9. Sacar los extractos del refrigerador 30 minutos antes de hacer
la siguiente parte del experimento
10. Colocar un poco de cada solución de los extractos en 5
diferentes vasos desechables y etiquetados
11. A uno de los vasos añadir 5 gotas de jugo de
limón etiquétalo y observar, hacer lo mismo por
separado con: vinagre, ácido muriático,
solución de cal blanca y limpiador con amonia
12. Poner en línea a los vasos con las soluciones y las
gotas y comparar con un vaso con la solución a la que no
se haya agregado nada
13. Ordenar los vasos de cada extracto de pH ácido a
básico y observar los colores
14. Analizar cuál de los extractos da mejores cambios de
colores
Variantes: Utilizar otras flores, cambiar de agua caliente a agua
a temperatura
ambiente o
fría, dejar los extractos cerca de una lámpara o
una ventana y sin cubrir con papel aluminio.
Conceptos Revisados : Pigmentos, extracción, macerado, pH,
ácido, acidez, base, alcalinidad, pH de los vegetales y
escala de pH.

Conclusiones
Del experimento se puede concluir
– Los pigmentos vegetales son un buen indicador de pH
– Los líquidos en las plantas se encuentran a un pH
neutro
– Los colores de la escala de pH utilizados en el papel indicador
fueron tomados de los colores de los pigmentos a diferentes
concentraciones de ácidos y bases

En general los cultivos que
llamarán nuestra atención necesitarán una
solución que va desde moderadamente ácida a neutra.
A continuación una tabla con los pH apropiados para cada
tipo de cultivo:

10. Ácidos y
bases

Ácidos y bases, dos tipos de compuestos
químicos que presentan características opuestas. Los ácidos
tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa
que se obtiene de determinados líquenes) y reaccionan con
ciertos metales
desprendiendo hidrógeno. Las bases tienen sabor amargo,
colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Cuando se
combina una disolución acuosa de un ácido con otra
de una base, tiene lugar una reacción de
neutralización. Esta reacción en la que,
generalmente, se forman agua y sal, es muy rápida.
Así, el ácido sulfúrico y el
hidróxido de sodio NaOH, producen agua y sulfato de
sodio:
H2SO4 + 2NaOH⇋2H2O +
Na2SO4

Primeras teorías
Los conocimientos modernos de los ácidos y las bases
parten de 1834, cuando el físico inglés
Michael Faraday descubrió que ácidos, bases y sales
eran electrólitos por lo que, disueltos en agua se
disocian en partículas con carga o iones que pueden
conducir la corriente
eléctrica. En 1884, el químico sueco Svante
Arrhenius (y más tarde el químico alemán
Wilhelm Ostwald) definió los ácidos como sustancias
químicas que contenían hidrógeno, y que
disueltas en agua producían una concentración de
iones hidrógeno o protones, mayor que la existente en el
agua pura. Del mismo modo, Arrhenius definió una base como
una sustancia que disuelta en agua producía un exceso de
iones hidroxilo, OH-. La reacción de neutralización
sería:
H+ + OH-⇋H2O
La teoría
de Arrhenius y Ostwald ha sido objeto de críticas. La
primera es que el concepto de
ácidos se limita a especies químicas que contienen
hidrógeno y el de base a las especies que contienen iones
hidroxilo. La segunda crítica es que la teoría
sólo se refiere a disoluciones acuosas, cuando en realidad
se conocen muchas reacciones ácido-base que tienen lugar
en ausencia de agua.

Teoria de Bronsted-Lowry
Una teoría más satisfactoria es la que formularon
en 1923 el químico danés Johannes Brønsted
y, paralelamente, el químico británico Thomas
Lowry. Esta teoría establece que los ácidos son
sustancias capaces de ceder protones (iones hidrógeno
H+) y las bases sustancias capaces de aceptarlos.
Aún se contempla la presencia de hidrógeno en el
ácido, pero ya no se necesita un medio acuoso: el
amoníaco líquido, que actúa como una base en
una disolución acuosa, se comporta como un ácido en
ausencia de agua cediendo un protón a una base y dando
lugar al anión (ion negativo) amida:
NH3 + base⇋NH2- + base +
H+

El concepto de ácido y base de Brønsted y
Lowry ayuda a entender por qué un ácido fuerte
desplaza a otro débil de sus compuestos (al igual que
sucede entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones
ácido-base se contemplan como una competición por
los protones. En forma de ecuación química, la siguiente
reacción de Acido (1) con Base (2)

Ácido (1) + Base (2)⇋Ácido (2) + Base (1)
se produce al transferir un protón el Ácido (1) a
la Base (2). Al perder el protón, el Ácido (1) se
convierte en su base conjugada, Base (1). Al ganar el
protón, la Base (2) se convierte en su ácido
conjugado, Ácido (2). La ecuación descrita
constituye un equilibrio que
puede desplazarse a derecha o izquierda. La reacción
efectiva tendrá lugar en la dirección en la que se produzca el par
ácido-base más débil. Por ejemplo, HCl es un
ácido fuerte en agua porque transfiere fácilmente
un protón al agua formando un ion hidronio:
HCl + H2O⇋H3O+ + Cl-
En este caso el equilibrio se desplaza hacia la derecha al ser la
base conjugada de HCl, Cl-, una base débil, y
H3O+, el ácido conjugado de
H2O, un ácido débil.Al contrario, el
fluoruro de hidrógeno, HF, es un ácido débil
en agua y no transfiere con facilidad un protón al
agua:
HF + H2O⇋H3O+ + F-
Este equilibrio tiende a desplazarse a la izquierda pues
H2O es una base más débil que F- y HF es
un ácido más débil (en agua) que
H3O+. La teoría de Brønsted y
Lowry también explica que el agua pueda mostrar
propiedades anfóteras, esto es, que puede reaccionar tanto
con ácidos como con bases. De este modo, el agua
actúa como base en presencia de un ácido más
fuerte que ella (como HCl) o, lo que es lo mismo, de un
ácido con mayor tendencia a disociarse que el agua:
HCl + H2O⇋H3O+ + Cl-
El agua también actúa como ácido en
presencia de una base más fuerte que ella (como el
amoníaco):
NH3 + H2O⇋NH4+
+ OH-

11. Fuerza de los
ácidos y de las bases

La Fuerza de un
ácidos (HA) es forma de indicar cuanto del total de sus
moléculas s e disocia en el protón H+ y
en el anión correspondiente cuando se disuelve en
agua.
Según la cantidad de iones que formen, los ácidos
pueden clasificarse de la siguiente manera :

Ácidos fuertes
Los ácidos fuerte, llamados también electrolitos
fuertes, son aquellos que en disolución acuosa se disocian
por completo, y, por lo tanto, ceden a la solución una
cantidad de iones de H+.

Los ácidos fuertes son corrosivos, disuelven la
mayoría de los metales y producen graves quemaduras en la
piel

Ácidos débiles
Los ácidos débiles son ácidos que en la
solución acuosa no disocian por completo, es decir, que
liberan sólo por una parte muy pequeña de sus iones
H+. Son ácidos débiles el ácido
acético (Vinagre), el ácido fosfórico y
todos los ácidos orgánicos
El ácido acético es un buen ejemplo de ácido
débil, porque en una disolución acuosa 1ama se
ioniza menos de 0,5 % de las moléculas del ácido y
99,5% permanece como moléculas.
Es importante destacar que la fuerza de un ácido no es lo
mismo que su concentración. La concentración, es la
cantidad de soluto disuelto en un volumen dado de
la disolución; en cambio la fuerza es la disolución
de sus moléculas en iones.
Tanto la fuerza como la concentración de los ácidos
son importantes para determinar el tipo d reacción que un
ácido puede llevar a cabo, así como cuánto
daño puede hacer a las células del organismo.
Ejemplo:, los ácidos fuertes, como el clorhídrico y
el sulfúrico, causan severos daños a la piel, ojos
y muchas cosas, en aun bajas concentraciones. En cambio los
ácidos débiles en bajas concentraciones, como el
vinagre , no suelen ser peligrosos pero podrían llegar a
serlo : le mismo ácido acético concentrado causa
quemaduras y provoca irritación en el tuvo respiratorio si
se inhala sus vapores.
Las bases también pueden clasificarse como débiles
y fuertes, según la cantidad de iones que liberan en una
solución

Bases Fuertes
Las bases fuerte, llamadas también electrolitos fuertes,
son aquellas capaces de disociarse totalmente en iones de
Hidróxido
Por lo general, los óxidos e hidróxidos de los
grupos
alcalinos y alcalinotérreos forman bases fuerte.
Las base fuerte, aún en bajas concentraciones resultan ser
muy corrosivas y dañinas para los tejidos, animales y
vegetales.
Por ejemplo el NaOH o soda cáustica (producto que
puede encontrase con frecuencia en los hogares) es ALTERNAMENTE
REACTIVO, por lo que resulta muy útil para la limpieza de
las tuberías atascadas por diversos residuos. Este
producto debe manejarse con cuidad, porque puede producir
quemaduras en la piel.

Bases Débiles
Base débiles son sustancias que en disolución
acuosa no se disocian por ejemplo en sus iones. Por ejemplo, el
amoniaco es una base débil, porque en una solución
acuosa 1M solo 0,5 % de sus moléculas se disocian en iones
de amonio y iones de OH Y cerca de 99,5% permanece
intacto

Otras bases son el hidróxido de aluminio y el
hidróxido férrico
La gran mayoría de ácidos y de bases se clasifican
como débiles, pero por ese motivo no dejan de ser
importantes. La mayor parte de las reacciones
químicas en los seres vivos se producen se producen
entre ácidos y bases débiles, de allí la
gran importancia de su comportamiento.
Las bases débiles concentradas también deben
manejarse con cuidado, pues resultan dañinas y hasta
venenosas. Un ejemplo es el amoniaco, que en solución
acuosa se conoce como hidróxido de amoniaco: en contacto
con el aire libre libera gas amoniaco con
gran rapidez. Este gas es muy tóxico si se inhala, e
irrita ojos y mucosa.

Ácidos y bases corrientes

12.
Bibliografía

• Paginas de internet :
  www.google.com
• www.altavista.com
• Libro TERRA QUÍMICA
• Enciclopedia ENCARTA 2003
• LA GRAN ENCICLOPEDIA DE LAS CIENCIAS
  editorial Planeta

Autor:

Jackelyn Gutierrez

Lima – Perú
2003