Como el orden de magnitud de las concentraciones de iones hidrógeno e hidróxido es muy pequeña para establecer el carácter ácido, básico o neutro de una disolución, hacia 1909 el bioquímico danés Søren Peter Sørensen (1868-1939) estableció una forma sencilla de expresar la concentración de iones hidrógeno en números enteros en función de potencias de 10 con exponente negativo, surgiendo el concepto de pH de una disolución. El pH se define como el menos logaritmo de la concentración de iones hidrógeno, cuya expresión se indica de la siguiente forma:
pH= –log [H+]
El valor numérico del pH representa una forma cuantitativa de expresar la concentración de iones hidrógeno de una disolución, y representa una forma práctica de establecer si una disolución es ácida, neutra o básica. Por ejemplo, en el caso del agua, que tiene una concentración de iones hidrógeno igual a 1 x 10–7, el valor de pH es igual a 7, como se muestra a continuación:
pH = –log (1 × 10-7)
pH = –(–7)
pH = 7
Por lo tanto, cuando el pH es menor a 7 la sustancia es ácida y si es mayor a 7 la sustancia es básica. La mayoría de las sustancias y productos comerciales con estas propiedades ácidas o básicas generalmente se encuentran en un rango de pH entre 0 y 14.
El valor de pH se relaciona en forma inversa con la concentración de iones hidrógeno; es decir, cuando el valor numérico de pH es pequeño la concentración de iones hidrógeno es alta y la de iones hidróxido es menor, mientras que valores numéricos de pH elevados representan concentraciones de iones hidrógeno bajas y de iones hidróxido altas.
Curiosidades sobre el pH en el cuerpo humano
• La hidroxiapatita que forma el esmalte de los dientes confiere propiedades de dureza y resistencia al diente; sin embargo, suele ser soluble en presencia de sustancias ácidas. El ácido láctico producido por el metabolismo del azúcar, causante de la acción bacteriana responsable de la caries, modifica el pH de la superficie dental hasta un valor menor a 5, provocando la solubilidad de la hidroxiapatita y por lo tanto favoreciendo la producción de la caries.
• El pH de la piel oscila en un intervalo de 4 a 6.5; este medio ligeramente ácido protege el tejido cutáneo de infecciones bacterianas.
• En el estómago se produce jugo gástrico con un pH alrededor de 1.5, debido a la presencia del ácido clorhídrico; este pH activa algunas enzimas que contribuyen en el proceso de degradación de algunos alimentos, constituyendo además un medio protector contra la proliferación del crecimiento bacteriano.
• El uso de un champú con un pH ácido para la limpieza del cabello permite mantener la cutícula del pelo ordenada, dando a éste una apariencia uniforme y brillante. En tanto, un champú con un pH de 8.5 hace que el pelo tenga una apariencia áspera y se vea opaco, ocasionándole un daño continuo que puede terminar en la separación de las puntas o producción de orzuela.
• El éxito de algunas cremas depiladoras se debe a la presencia de sustancias que brindan al producto un pH de 12 (sumamente alcalino), provocando el rompimiento de los enlaces que mantienen la estructura del pelo y ocasionando que éste logre disolverse.
Para la determinación experimental del pH de una disolución, en la actualidad se utilizan tiras de papel impregnadas con un indicador, una sustancia de origen vegetal colorida que tiene la propiedad de cambiar de color cuando encuentra a un pH determinado, resultando ser un método práctico y rápido en la determinación. Uno de los indicadores más utilizados es el indicador universal, que permite diferentes rangos de cambio de color de acuerdo con el valor de la concentración de iones de hidrógeno que presente la disolución. Existe otro tipo de medición del pH mucho más precisa y que se realiza con un equipo denominado pH-metro, el cual permite medir cambios de voltaje que son proporcionales a la concentración de iones hidrógeno, mediante el uso de un electrodo de referencia.
La aplicación de diversos colorantes naturales y sus cambios de color sobre las fibras de lana según el pH del medio, han tenido gran importancia en nuestra civilización, desde nuestros antepasados hasta la actualidad. Este tipo de técnicas se siguen empleando en varias comunidades indígenas, principalmente en el estado de Oaxaca, donde se utilizan para la elaboración de diversas artesanías de la industria textil. El colorante extraído de la grana cochinilla fue uno de los más apreciados en los periodos prehispánico y colonial, por su gran versatilidad como sustancia indicadora, al adquirir tonos desde el naranjarojo en medio ácido hasta el violeta en un medio básico.
