¿Por qué es importante la medición del pH?

La medición del pH es una de las pruebas más importantes y comunes en la química del agua. Casi todos los pasos en el suministro de agua y el tratamiento de aguas residuales (por ejemplo, neutralización ácido-base, ablandamiento del agua, sedimentación, coagulación, desinfección y control de la corrosión) dependen del pH. El pH se utiliza para medir la alcalinidad, el dióxido de carbono y muchos otros equilibrios ácido-base. A una temperatura dada, la fuerza de la actividad ácida o básica de una solución se indica mediante su pH o actividad de iones hidrógeno. La alcalinidad y la acidez son la capacidad de neutralizar el ácido o la base presentes en el agua y generalmente se expresan en miligramos de carbonato de calcio por litro. La capacidad tampón es la cantidad de ácido o base fuerte (generalmente expresada en moles por litro) que se requiere para cambiar el pH de una muestra de 1 litro en 1 unidad. El pH, según la definición de Sorenson¹, es -log [H+], que es una medida de la "fuerza" de la acidez. El agua pura está muy poco ionizada y se encuentra en equilibrio con productos iónicos.

((1))

y

Donde:

[H+] = actividad de los iones hidrógeno, mol/L

[OH-] = actividad de los iones hidroxilo, mol/L y

Kw = producto iónico del agua.

Debido a las interacciones iónicas presentes en todas las disoluciones muy diluidas, es necesario utilizar la “actividad” del ion en lugar de su concentración molar. Al utilizar el término pH, se asume que se considera la actividad del ion hidrógeno, aH+. Debido a su equivalencia aproximada con la molaridad, [H+] se utiliza en lugar de la actividad solo en disoluciones muy diluidas (fuerza iónica < 0,1).

La escala logarítmica es adecuada para expresar un amplio rango de actividades iónicas. La ecuación 1 se expresa en forma logarítmica y se modifica para reflejar la actividad:

((2))

o

Donde:

pH = log10 aH+

y

pOH = log10 aOH-.

¿Cuál es el pH a diferentes temperaturas?

La ecuación 2 indica que, a medida que aumenta el pH, el pOH disminuye inversamente, y viceversa, ya que el pKw es constante a una temperatura dada. A 25 °C, el pH 7,0 es neutro; las actividades de los iones hidrógeno e hidroxilo son iguales, correspondiendo cada una a una actividad aproximada de 10⁻⁷mol/L. El punto neutro depende de la temperatura; el pH 7,5 es neutro a 0°C y el pH 6,5 a 60°C.

pH de una solución diluida

El pH de una solución muy diluida es aproximadamente igual al logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno. Las aguas naturales suelen tener un pH entre 4 y 9, y la mayoría son alcalinas debido a la presencia de bicarbonatos y carbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos.