pH significa hidrogénio potencial com o “p” significando potencial e o “H” significando hidrogénio. A escala de pH é uma escala que é utilizada para classificar a basicidade relativa ou acidez das substâncias em relação a outras substâncias, com base na quantidade de actividade iónica do hidrogénio numa substância.
A escala é logarítmica na natureza, o que significa que cada valor de pH total representa uma alteração de 10 vezes o valor anterior. A escala de pH é baseada no pH 7, que é neutro e representa substâncias que não são um ácido nem uma base.
A Base Para A Escala de pH
Even se você não está intimamente familiarizado com os conceitos de ácidos e bases, você certamente tem alguma exposição a eles. Substâncias básicas são coisas como bicarbonato de sódio, enquanto substâncias ácidas são coisas como suco de laranja e refrigerante. As substâncias são classificadas como uma base ou uma base ácida sobre a concentração de íons de hidrogênio que a substância tem. O H em pH representa o nível de atividade dos íons hidrogênio em uma determinada solução. Assim, é possível definir soluções ácidas e básicas desta forma:
Uma solução ácida é uma solução com níveis de iões de hidrogénio superiores à quantidade encontrada em água pura (que está nos sete neutros). Uma solução básica, em contraste, tem uma concentração de íons hidrogênio inferior à da água.
Desde que a água pura funciona como ponto neutro na escala de pH, vamos olhar para as propriedades da água e colocá-la no contexto dos íons hidrogênio. A ionização da água refere-se a como uma pequena percentagem das moléculas de água numa dada quantidade de água irá gerar espontaneamente iões de hidrogénio à medida que se dissociam, ou se dividem em partículas mais pequenas. Isto é às vezes referido como auto-ionização. O processo de autoionização produz igual número de íons hidróxidos (OH-) e íons hidrogênio (H+). Note-se que os íons hidrogênio geralmente se ligam diretamente com uma molécula de água próxima para formar o hidrônio (H3O+). Isto significa que não há de facto um monte de iões de hidrogénio a flutuar na água. No entanto, os cientistas ainda usam a ionização da água e os íons hidrogênio que produzem como uma forma de criar uma escala que permite a comparação do hidrogênio em níveis em outras soluções. Os íons de hidrogênio tipicamente flutuam dentro da solução, ao contrário dos íons de hidrogênio.
Em termos do número de íons de hidrogênio produzidos pela auto-ionização, a quantidade é igual a 1 x 10^-7 M (assumindo que seja água pura). A notação refere-se a toupeiras por litro de água. O número de moléculas de água ionizada é uma percentagem incrivelmente pequena do número total de moléculas de água encontradas em qualquer quantidade de água pura.
Soluções Ácidas e Soluções Básicas
Agora que estabelecemos um ponto de referência para a basicidade e acidez das soluções, podemos discutir como ácidos e bases são definidos. Soluções ácidas são aquelas soluções que têm uma maior concentração de H+ do que água pura, enquanto as soluções básicas são aquelas que têm uma concentração de H+ menor do que a de água pura. Por outras palavras:
Base = concentração de H+ < 1 x 10^-7 M
Ácido = concentração de H+ > 1 x 10^-7 M
A concentração de iões de hidrogénio dentro de uma solução é normalmente dada em termos de pH, que é calculado como o log inverso da concentração de iões de hidrogénio para essa solução dada.
pH = -log10
Então, colocando a concentração de íons de hidrogênio da água nesta fórmula você obteria um valor de 7,0, ou o pH neutro na escala de pH. Como você pode ser capaz de adivinhar, substâncias feitas principalmente de água, como o citosol encontrado nas células ou o sangue no corpo humano, têm valores de pH muito próximos dos sete neutros. Ácidos e bases podem ser adicionados a uma solução à base de água, deslocando a concentração dessa solução para longe do ponto de pH neutro. As bases normalmente aumentam o nível de pH através da introdução de hidróxido no ambiente, que recolhe os iões de hidrogénio e puxa-os para fora da solução. Entretanto, substâncias ácidas são aquelas que aumentam a concentração de íons hidrogênio, dissociando e introduzindo um de seus átomos de hidrogênio na solução.
Quanto mais poderoso o ácido, mais rápido ele se degradará e liberará H+. Um exemplo de um ácido forte é o HCl, que quando combinado com água dissocia-se rápida e completamente em íons de cloreto e hidrogênio. Em contraste, ácidos fracos como o vinagre não se dissociam completamente. Uma substância base forte libera íons hidróxidos capazes de absorver H+ quando em água, degradando-se completamente como uma substância ácida forte o fará. Um exemplo de uma base forte é o hidróxido de sódio.
Força da escala de pH
Como mencionado anteriormente, a escala de pH ajuda a classificar várias composições químicas em termos de sua basicidade (também chamada alcalinidade) e sua acidez. A natureza logarítmica significa que para cada aumento de uma unidade de pH que ocorre, há um aumento de dez vezes nas concentrações de H+. Embora existam algumas substâncias que podem estar fora da faixa de pH de 0 a 14, a maioria das soluções está dentro desta faixa, e portanto a escala de pH é normalmente representada como se estivesse indo de 0 a 14, sendo as substâncias básicas qualquer valor acima de sete e as substâncias ácidas qualquer valor abaixo do neutro 7,
Substâncias que se encontram nas extremidades mais distantes da escala de pH, substâncias extremamente básicas ou extremamente ácidas podem ser bastante prejudiciais à matéria orgânica, causando danos substanciais às células. Tanto as substâncias altamente básicas como as altamente ácidas podem ser corrosivas na natureza, danificando os tecidos das pessoas. O pH da solução, assim como a quantidade de solução a que se está exposto e quanto tempo estão expostos a ela, são fatores que determinam os danos que a substância causará. Você deve ter notado que o ácido gástrico, seu ácido estomacal, é uma substância altamente ácida. Como o seu corpo se protege deste ácido? Existem certas células estomacais criadas especificamente para agir como uma barreira entre o ácido gástrico e as outras células do corpo, que estão constantemente a ser criadas e sacrificadas.
Exemplos
Alguns exemplos de soluções comuns e os valores de pH que possuem são:
- Leite – ligeiramente ácido com um valor de pH de cerca de 6,5,
- Rain – ligeiramente ácido com um valor de pH de cerca de 5,5,
- Café – ligeiramente ácido com um valor de pH de cerca de 4.8.
- Sumo de tomate – ligeiramente ácido com um pH de cerca de 3,0
- Ácido de batata – altamente ácido com um pH de cerca de 1,0.
- Sumo de tomate – ligeiramente básico com um pH de cerca de 7,3
- Água do mar – ligeiramente básico com um pH de cerca de 8.0.
- Bicarbonato de sódio – ligeiramente básico com um pH de cerca de 8.0.
- Leite de magnésia – moderadamente básico com um pH de cerca de 10.6
- Leite – altamente básico com um pH de cerca de 13.5