pH en la vida, en la industria y en el ambiente.

pH en la vida.

Los productos químicos que utilizamos a diario tienen un grado de acidez que podría ser peligroso. La única manera de probarlo sería midiendo el nivel del pH.

Hace mucho tiempo, los científicos querían medir el grado de acidez de una sustancia, entonces desarrollaron el concepto del pH. El pH (con la “p” en minúsculas) es una escala que nos sirve para medir si una sustancia es más ácida que otra y viceversa.

Se ha determinado que el pH de la piel húmeda ronda en un 5.5 por lo que si nos aplicamos alguna crema o jabón con un pH menor o mayor podría causarnos irritación o quemadura.

Si se tratara de un pH mayor a 10 o menor a 3, la piel pudiera disolverse causándonos un gran daño. Saber cuál es el pH de las sustancias es muy importante para nuestra seguridad ante cualquier producto químico.

pH quiere decir potencial de hidrógeno. El pH es una escala de medida simplificada, que indica la acidez o alcalinidad de una solución.

La acidez y la alcalinidad son 2 extremos que describen propiedades químicas. Al mezclar ácidos con bases se pueden cancelar o neutralizar sus efectos extremos. Una sustancia que no es ácida ni básica (o alcalina) es neutral.

Normalmente la escala del pH va desde 0 hasta 14. Un pH de 7 es neutral. Un pH menor de 7 es ácido puede quemarnos. Un pH mayor que 7 es básico o alcalino, puede disolver la carne.

La escala del pH es logarítmica, lo que significa que con relación a un pH de 7, un pH de 6 es 10 veces más acido. Un pH de 5 será 100 veces más ácido.

El agua pura tiene un pH neutral, o sea de 7. Cuando es mezclada con otros químicos se convierte en ácida o alcalina.

Algunos ejemplos de sustancias ácidas son: el vinagre y el extracto de limón. La lejía, leche de magnesia y amoníaco son bases o sustancias alcalinas. 

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Los ácidos y álcalis extremos son muy peligrosos.	Comparación del pH en algunas sustancias de uso común. Los ácidos extremos y los álcalis o bases extremas son muy peligrosos.
Los indicadores de tornasol sirven para determinar si una sustancia es ácida o básica (alcalina).

Al ingerir alimentos alteramos el pH de nuestro cuerpo. El pH de nuestro estómago es de 1.4 debido al ácido que contiene y que es útil para descomponer los alimentos.

Algunas comidas y sus combinaciones pueden provocar que el estómago genere más ácido. Si esto sucede con mucha frecuencia, el ácido podría perforar el estómago causando una úlcera. Demasiado ácido en el estómago podría escapar hacia el esófago y llegar hasta tu boca. Esta desagradable sensación se conoce como acidez. Debes tener en cuenta los alimentos que injieres.

Las combinaciones de ácidos y álcalis (bases) se neutralizan automáticamente. Para atacar la acidez en el estómago, los médicos recomiendan tomar un anti-ácido. Los antiácidos, que químicamente son una base, neutralizan el ácido estomacal produciendo mejoría. También el bicarbonato de sodio tiene el mismo efecto.

Bicarbonato de sodio

El pH de la humedad del suelo afecta la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Muchas plantas prefieren un suelo ligeramente ácido (pH entre 4.5 y 5.5), mientras que otras prefieren un suelo menos ácido (pH entre 6.5 y 7).

Los suelos altamente ácidos (con un pH menor de 4.5) alcanzan concentraciones de elementos químicos tóxicos para las plantas.

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Planta afectada por un suelo de pH no controlado.	Peces muertos por la acidez del agua.

El pH del agua afecta la vida terrestre y acuática. El agua de los lagos, lagunas y ríos sanos generalmente tiene un pH entre 6 y 8. La mayoría de los peces tolera el agua con pH entre 6 y 9. Los peces más robustos y fuertes generalmente mueren en pH más bajos y más altos. Los sapos y otros anfibios son más sensibles al pH que muchos peces.

Los sapos son beneficiosos al ser humano porque comen mosquitos e insectos. Sus huevos y crías se desarrollan en el agua.

El pH puede servirnos para saber cuándo una sustancia es muy peligrosa para la vida.

El pH en tu boca Después de cepillar tus dientes, el pH de la saliva en la boca, debe encontrarse con un valor alrededor de 7. Es decir un pH neutro, que no produce ningún daño a tus dientes. Si el pH se encuentra debajo de 5.5, el esmalte comienza a perderse haciendo daño. Si comes algún carbohidrato, como pan o algo que contenga azúcar, este tendrá las condiciones para hacer más daño a los dientes. Cuando un pedazo pequeño de alimento se descompone en la boca, genera gérmenes que la hacen más ácida, deteriorándolo más. Para reducir los efectos dañinos a los dientes, las encías y mantener una boca sana; es muy importante el cepillado después de cada comida. Recuerda también utilizar el hilo dental y algún enjuague bucal.

pH en la industria.

El pH o Potencial de Hidrógeno es una forma convencional y conveniente de expresar según una escala numérica el grado de acidez o basicidad y se define como una medida de la actividad de los iones hidrógeno en una solución electrolítica. El pH de una solución puede medirse de distintas maneras y con distintos instrumentos como:

• Papel indicador o tornasol: Un método de bajo costo y exactitud, al menos comparada con los demás instrumentos. El papel está impregnado con indicador universal que al introducirse en a solución a analizar cambia de color, ese color debe compararse en un diagrama de colores para obtener el valor aproximado de pH.
• Uso de sustancias químicas (naranja de metileno y fenolftaleína): Las sustancias químicas adquieren un color distinto a cada valor diferente de pH. Por esa razón estas sustancias se agregan a las soluciones de pH desconocido para luego compararlas con soluciones estándar de pH conocido que también han sido afectadas por este indicador.
• pH-metro: Un sensor que internamente realiza una medida de la diferencia de potencial entre dos electrodos, uno de referencia y otro de medida (externo). Obteniendo un preciso valor de diferencia de potencial.

En la mayoría de los procesos industriales el control de los niveles de pH que presentan los productos o soluciones elaborados es un factor importante. Su medición se emplea normalmente como indicador de calidad, por lo que su regulación no puede ni debe pasar desapercibida, por ejemplo, en la Industria Alimentaria para las bebidas, gaseosas, cervezas, yogurt, embutidos, salsas, mermeladas, etc., en la Farmacéutica para jarabes y medicamentos, en la Industria Cosmética para controlar el nivel de pH de los productos que tendrán contacto con la piel y para el tratamiento de aguas residuales.

En lo que respecta a la Industria Alimentaria, la importancia que tiene evitar la contaminación es indiscutible, siempre se debe garantizar que el producto final se encuentre libre de microorganismos que puedan intervenir en la calidad y causar daño en la salud del consumidor. Es por ello que se debe revisar el valor del pH de los productos, pues este puede aumentar su tiempo de conservación. En la eliminación de los agentes patógenos indeseados se utilizan bactericidas, que tardan en eliminar los microorganismos, la concentración iónica del hidrógeno afecta a esos microorganismos y también a la acción de los bactericidas, por lo tanto el índice de pH influye de forma directa en el control aplicado para evitar la activación de microorganismos y de bacterias. Algunas de las ramas de la Industria Alimenticia en las que la medición del pH es fundamental en los procesos son:

• Industria Láctea: El pH es un indicador de la conservación higiénica de la leche en todo el proceso, desde la recolección hasta la entrega. El valor de pH adecuado debe ser de 6.8, si fuese menor, estaría indicando una posible infección en el ganado y mientras ese valor disminuye el riesgo aumenta. Durante la conservación, el pH es determinante para predecir si hay contaminación por amoniaco cuando este se usa para conservar el frio en la refrigeración. Para usar la leche en quesos, el valor del pH debe encontrarse entre 6.1 y 6.5. En la elaboración de los quesos y en su maduración es importante que el pH este entre los valores de 4.1 a 5.3 para que disminuya la velocidad de crecimiento de los agentes patógenos. En el caso del yogurt la refrigeración debe iniciarse con la condición de que el pH alcance valores entre 4.4 y 4.6. Cuando se agrega fruta al yogurt, ésta debe ser del mismo nivel de pH.
• Industria Cervecera: El control de nivel de pH en la producción de la cerveza es muy importante para poder evitar la activación de agentes indeseados, pero sobre todo para obtener el sabor característico de cada cerveza, un valor de pH menor a 4.2 produce acidez y un valor a 4.5 provoca activación de microorganismos.
• Industria de Bebidas Gasificadas: Las bebidas gasificadas contienen conservadores, acidulantes, edulcorantes y agua potable, un mínimo de 6g/L de anhídrido carbónico. Por lo general presentan un valor de pH bajo entre 3 y 4, convirtiéndose entonces en un medio desfavorable para el desarrollo de microorganismos. El agua empleada para su fabricación no puede salirse de los límites de pH entre 6.5 y 9.5 para así conservarse.
• Industria Azucarera: La importancia en esta industria con la medición del pH es básicamente por la contaminación de agentes y se realiza durante todo el proceso de fabricación, sobre todo la clarificación donde se elimina la mayor cantidad de impurezas que posee el jugo de caña. Dentro de este proceso existen subprocesos donde también se deben vigilar los niveles de pH, la alcalinización que consiste en agregar cal al jugo de caña para que la sacarosa no se convierta en miel, controlando el nivel de pH hasta 7.

Testo cuenta con medidores de pH ideales para la industria alimentaria por su resistencia, los phmetros no requieren mantenimiento, elaborados para el cumplimiento de APPCC o HACCP (Análisis de Peligros y Puntos Críticos de Control), con fundas “TopSafe” que los protegen, higiénicas y lavables. Además combinan puntas de penetración con sondas de temperatura para alimentos sólidos y semisólidos. Los pHmetros con los que Testo le garantiza el control preciso y a tiempo de los niveles de pH de su industria, son:

• Testo 205 pH/°C: Resistente instrumento de alimentación para medir pH/°C por penetración con compensación automática de la temperatura en alimentación. La resistente punta de penetración de medición es intercambiable. Gel electrolito sin necesidad de mantenimiento, visualizador de dos líneas con iluminación, alarma de temperatura estabilizada y reconocimiento automático del fondo de escala. Con rango de 0…14 pH y 0…60°C (Brevemente hasta +80 °C máx. 5 min.)
• Testo 206 pH1: Para comprobaciones rápidas de líquidos, con combinación exclusiva de punta de inmersión pH y sonda de temperatura para compensación rápida de la misma. La sonda de pH es estanca, no necesita mantenimiento, es resistente gracias al gran volumen de gel electrolito y del diafragma de pared dual.
• Testo 206 pH2: Para controles puntuales de alimentos sólidos y semisólidos como gelatinas, nata, carne, queso, frutas. Con funda de protección TopSafe, higiénica y lavable. Se puede utilizar en alimentos que contengan proteínas.

pH en el ambiente.

El pH es el logaritmo de la inversa de la concentración de iones de hidrógeno. Y mide la condición llamada acidez.

Una propiedad importante es que el producto de las concentraciones iónicas de H+ y OH- varía con la temperatura siendo 10 (-14) a 24 ºC.

El logaritmo del inverso es 14 que es la suma del pH más el pOH. En la neutralidad ambas concentraciones son iguales por lo que el pH vale 7. El pH disminuye conforme aumenta la temperatura y también conforme aumenta la profundidad, en este caso disminuye 0,25 por cada 1000 metros.

El pH se mide comparando el color que resulta usando indicadores con el que se obtien con soluciones de pH conocido como bórax y ácido bórico. También se mide el potencial del electrodo de hidrógeno que miden la actividad de los iones.

En aguas dulce el pH oscila desde 6,5 hasta 8,7; en lagos alcalinos con carbonato sódico es mayor de 9; cuando existen ácidos sulfúrico, húmicos se da hasta un pH de 3 (en suelos ricos en SH 2 ). En el mar es donde se da la menor variación de pH de 8 a 8,3 debido a que está muy tamponada. En cubetas con fotosíntesis intensa se da un pH de casi 9. Y en aguas profundas con un gran consumo de oxígeno y producción de dióxido de carbono se da desde 7,6 hasta 7,9. La profundidad del océano está saturada con dióxido de carbono respecto a la superficie por su aislamiento y el acúmulo progresivo de la respiración. Las aguas profundas están infrasaturadas de dióxido de carbono.

La alcalinidad de las aguas se valora con un ácido fuerte como el clorhídrico 0,01 N. A pH 8,3 vira la fenolftaleína en la alcalinidad debida al OH- y al CO 3 -2. A pH 4,5-5 vira el anaranjado de metilo con el que se valora el HCO 3 -.

Las aguas muy puras están sometidas a fuertes oscilaciones del pH porque tienen una pequeña alcalinidad, es decir, una baja capacidad de combinación de ácidos.

Las aguas con una reserva alcalina muy fuerte o moderada mantienen su pH entre 7 y 8, y es el caso de las aguas marinas.

La actividad biológica está adaptada fundamentalmente a pH neutro. Determinados tipos de suelo son peores para el aporte de nutrientes que otros. Por ejemplo en los suelos calizos que tienen un pH básico, existen problemas con el hierro ya que a este pH precipita y no se puede absorber por las raíces. Los organismos se mueven entre rangos de pH, hay unos adaptados al ácido, otros al básico…

El equilibrio carbónico-carbonatos

El dióxido de carbono está en baja concentración en la atmósfera y es muy soluble en agua, forma ácido carbónico que puede disociarse en carbonatos y bicarbonatos. El equilibrio entre las formas puede escribirse como:

CO 2 + H 2 O <——–> H 2 CO 3 <———> HCO 3 – + H+ <——–> CO 3 2- + 2H+

El 99% es dióxido de carbono libre que se comporta como un gas, pero a pH 6,5 la mitad es bicarbonato y el resto carbónico. Hacia pH 8,46 deja de haber carbónico y a pH 10,5 la mitad es carbonato y la otra mitad bicarbonato.

Este sistema amortigua la concentración de hidrogeniones. La respiración aumenta la concentración de dióxido de carbono y hace que parte del carbonato pase a bicarbonato.

Si por la actividad de los vegetales se elimina dióxido de carbono, parte del bicarbonato pasa a carbonato y precipita carbonato cálcico.

En las medidas de producción primaria es de fundamental importancia conocer la concentración de carbono inorgánico en un agua. En el caso del agua dulce, hasta un pH de 8 no hay cantidad apreciable de carbonato, de manera que se puede suponer que la alcalinidad está neutralizada totalmente por bicarbonato.

La alcalinidad para un determinado pH aumenta conforme aumenta la concentración total de carbono inorgánico.

Efecto del pH yfactores derivados sobre los organismos

pH menores de 3 o mayores de 9 pueden considerarse tóxicos para el protoplasma de plantas vasculares debido a las concentraciones de iones H+ y OH- respectivamente.

pH de 1,8 a 5 hacen perecer a los organismos acuáticos, pero son raros en la naturaleza. Aunque algunos organismos como las algas desmidiáceas están muy bien adaptados a medios ácidos y existen muchas especies.

Indirectamente afectan a la concentración de tóxicos sobre todo si el pH es bajo como Al +3, Mn +2 y Fe +3.

En los suelos alcalinos pueden quedar inmovilizados los nutrientes como Mn +2, Fe +3 o los fosfatos.

Entre los efectos que provoca en los animales acuáticos están trastornos de regulación osmótica, intercambio gaseoso, incremento de metales pesados en disolución…

Las bacterias prefieren aguas más alcalinas y los hongos aguas más ácidas. Las cianofíceas desaparecen prácticamente a pH menor de 4.

Bibliografías:

http://www.educando.edu.do/articulos/estudiante/el-ph-en-nuestra-vida/

http://www.quiminet.com/articulos/medicion-del-ph-en-la-industria-alimentaria-3814617.htm

http://cienciaybiologia.com/el-ph/