pH, ácidos y bases: qué significa y cómo se calcula

El pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno en una disolución: pH = −log[H⁺]. Entre más H⁺ tenga la disolución, menor será su pH y más ácida será.

La escala de pH

En disoluciones acuosas a 25 °C, la escala va de 0 a 14:

Como la escala es logarítmica, cada unidad de pH equivale a un cambio de diez veces en la concentración de H⁺. Una disolución de pH 3 tiene diez veces más H⁺ que una de pH 4, y cien veces más que una de pH 5.

Cómo se calcula

Si una disolución de ácido clorhídrico (HCl) tiene una concentración de 0.001 mol/L, y el HCl es un ácido fuerte que se disocia por completo, entonces [H⁺] = 0.001 = 10⁻³. Así que:

pH = −log(10⁻³) = 3

Para una base fuerte se usa el pOH: pOH = −log[OH⁻], y a 25 °C se cumple que pH + pOH = 14. Si tienes una disolución de NaOH 0.01 mol/L, la [OH⁻] es 10⁻², entonces pOH = 2 y pH = 12.

Ácidos y bases según Brønsted-Lowry

• Un ácido es una sustancia que cede un protón (H⁺).
• Una base es una sustancia que acepta un protón.

Cuando el HCl se disuelve en agua, dona H⁺ al agua, que actúa como base. En esa reacción, el HCl es el ácido y el agua es la base.

Tres excepciones donde suele fallar el razonamiento

1. Fuerte no es lo mismo que concentrado. Un ácido fuerte se disocia casi por completo. Un ácido concentrado tiene muchas moléculas por litro. Puedes tener un ácido débil muy concentrado con un pH más alto que el de un ácido fuerte diluido. Los ácidos débiles, como el acético (vinagre), se disocian solo en parte, así que su pH no sale directamente de la concentración: se necesita la constante de acidez, Ka.

2. pH 7 no siempre es neutro. El agua pura tiene pH 7 solo a 25 °C, porque a esa temperatura su producto iónico tiene un valor específico. Si la temperatura cambia, el pH del agua pura cambia también, y sigue siendo neutra porque [H⁺] y [OH⁻] siguen siendo iguales.

3. No promedies pH directamente. Como el pH es logarítmico, el promedio de dos pH no es el pH de la mezcla. Para mezclar disoluciones hay que regresar a concentraciones de H⁺ o de OH⁻, sumarlas o promediarlas según corresponda, y después volver a calcular el pH.

Para practicar

Calcula el pH de una disolución de HCl 0.0001 mol/L.

Respuesta: [H⁺] = 10⁻⁴, así que pH = −log(10⁻⁴) = 4.

Si el reactivo te da una concentración que no es potencia de 10, usa la calculadora para el logaritmo y redondea a un decimal. En el examen, muchos cálculos se resuelven con potencias de 10, así que practica reconocerlas rápido.

Dónde encaja en el EXANI-II

El pH aparece dentro de temas de química. Si tu institución te pide el módulo de Química, o el de Ciencias experimentales, revisa el temario oficial en la guía oficial del EXANI-II para ver qué subtemas incluye cada módulo. Puedes consultar la lista completa de módulos en Módulos EXANI II: los 16 específicos, los 2 generales y quién los elige. Si todavía no sabes qué módulo te toca, confírmalo con tu institución y en ceneval.edu.mx.