POTENCIAL DE HIDROGENO.. EL pH

POTENCIAL DE HIDRÓGENO: pH

Cuando se habla de pH  se habla de 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 ácido. 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 amoniaco son bases o sustancias alcalinas. 

LO QUE CONSUMIMOS Y EL PH…

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.

ÁCIDOS Y BASES:   Se caracterizan por liberar iones de Hidrógeno (H+) cuando se disuelven en agua, conduce electricidad en solución acuosa y reaccionan con algunos metales; además tiene un sabor ácido.

Se considera una sustancia ácida cuando su rango de acides esta debajo de 7 en la escala de pH, estas pueden llegar a cortar tejidos como la piel.

Ejemplos: 

• Jugos gástricos
• Jugo de limón – de naranja – de tomate
• Vinagre y vino
• Bebidas carbónicas
• Café
• Orina

LAS SUSTANCIAS BÁSICAS O ALCALINAS: Se caracterizan por liberar iones de

Hidroxilo (OH-) cuando se disuelven en agua, además también conducen electricidad en solución acuosa, su consistencia es jabonosa y se le denominan a las bases electrolitos.

Se considera una base cuando su rango de acides es mayor de 7 en la escala de PH.

Ejemplos:

• Clara de huevos.
• Levadura
• Leche de Magnesia
• Liquido pancreático.
• Amoniacos
• Agua de cal
• Soda caustica
• Productos de limpieza

SUSTANCIAS NEUTRAS: Son las que no son ácidos ni bases. Se producen al juntar o mezclar un ácido y bases, eso se le llama neutralización, su rango de acides es en la escala de PH 7.

Ejemplos:

• Agua destilada
• Sangre humana.

EQUILIBRIO QUÍMICO

¿QUÉ ES UN EQUILIBRIO QUÍMICO?

Es una reacción que nunca llega a completarse, pues se produce simultáneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, éstos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un  Equilibrio dinámico.

Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma velocidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUÍMICO.

El equilibrio químico se representa a través de una expresión matemática llamada CONSTANTE DE EQUILIBRIO:

En una reacción hipotética:

aA  +  bB<——–> cC  +  dD

La constante de equilibrio está dado por:

K = ([D] d. [C]c)  /  ([A] a. [B]b)  (Las minúsculas están elevadas como potencia).

MIRA UN CASO PARTICULAR DE EQUILIBRIO QUÍMICO…

Un ejemplo  de equilibrio químico lo  podemos encontrar, o mejor,  se produce en nuestro estómago cuando ingerimos fármacos. La Aspirina es un medicamento indicado como analgésico, cuya fórmula estructural es:

Este compuesto químico es un ácido carboxílico, cuyo nombre es el ácido acetilsalicílico (AAS). Puesto que es un ácido, se somete a ionización en medio acuoso. Así que cuando comemos el AAS con un poco de agua, se establece el siguiente equilibrio químico:

AAS(s) + H2O(l) ↔ AAS1-(aq) + H3O1+ (aq)

Así, la Aspirina  ionizada es imposible cruzar la capa protectora de las paredes del estómago. Sin embargo, es muy peligroso para una persona tomar este medicamento sin prescripción médica, porque nuestro estómago es un medio muy ácido, el cual cambia el sentido de la reacción.

Según la ecuación de Henderson-Hasselbalch, al aplicar una fuerza en un sistema en equilibrio, tiende a moverse con el fin de disminuir los efectos de esta fuerza. Así, en el caso de la reacción en equilibrio que estamos considerando, un medio ácido agregaría iones H3O1 + (aq) a la reacción e, inmediatamente, se daría el aumento en la concentración de estos iones.

Para reajustar el equilibrio se trasladaría a la izquierda, es decir, la tasa de desarrollo de la reacción inversa iría a aumentar, desplazando en el sentido del consumo de esos iones, reconstituyendo la forma neutra de la Aspirina. En forma neutral, la Aspirina  puede atravesar la capa protectora de las paredes del estómago, puede conducir a casos de hemorragia, lo que es peligroso.   Por eso,  nunca se recomienda la ingestión de medicamentos sin receta!

OPINANDO ANDO.... 

La automedicación en un hábito común en nuestra sociedad, utilizamos medicamentos para el dolor de cabeza, para problemas gástricos, para relajarnos, para la tos, para la alergia, etc.  La automedicación responsable puede ser conveniente si se utiliza para tratar síntomas menores como el dolor, la fiebre, la acidez de estómago, el resfriado, etc. y durante un tiempo limitado. Pero debemos tener claro que no siempre un simple dolor de cabeza se puede controlar con un analgésico, pues como lo vemos en el artículo, la reacción química que hace algunos medicamentos en nuestro cuerpo pueden aumentar nuestros problemas de salud. 

PARA LOS QUE LES GUSTA EL CAFÉ…

Independientemente del origen del café es indiscutible que su efecto estimulante ha ayudado a su popularidad.

Un factor clave en la calidad del café es el tostado. Éste hace que el grano aumente su volumen entre 30 y 100%.   El grano se esponja por la expansión del CO2 formado y de cambios químicos complejos que hacen que el café se oscurezca, tome aroma y pierda agua.

Los principales componentes del grano verde son proteínas, sacarosa y ácido clorogénico12 casi el 75% de los sólidos solubles.   Al parecer, con el tostado se forman azúcares que se deshidratan y polimerizan, se forman sustancias de gran masa molecular solubles en agua y otras insolubles.

Para preparar el café hay diferentes formas: desde el cómodo "Nescafé" hasta el express, pasando por el turco, irlandés, americano, de olla, etcétera.  Sin duda una de las cualidades más atractivas del café es su aroma. El agua caliente libera con gran rapidez a los aceites esenciales que lo constituyen.

Los principales componentes de los café verde solubles en agua son proteínas, sacarosa y ácido clorogénico, alrededor del 75% del total de sólidos solubles.

Aunque no se crea, el café descafeinado sí contiene café; se emplean diferentes disolventes clorados para eliminar la cafeína del grano verde; uno de los más empleados es el tricloroetileno18.   El posterior secado y tostado garantiza totalmente la eliminación del disolvente utilizado.

Cafeína. Teobromina 

¿Con cuántas de azúcar?

Cualquiera sabe que un buen café se toma sin azúcar; pero hay de gustos a gustos. Lo que es indiscutible es que por muy azucarado que 107 a uno le guste el café hay un límite a la cantidad  de azúcar disuelta en el café; a tales soluciones se les llama saturadas.

Por más que se añada azúcar el café no se endulza más, el exceso queda en el fondo de la taza. Los químicos dicen que se tiene entonces una solución saturada. Sólo hace poco tiempo se llegó a la conclusión de que estas soluciones tienen un equilibrio dinámico, es decir la velocidad con que se disuelve el azúcar es igual a la velocidad con que se deposita. 

EL AGUA, DISOLVENTE UNIVERSAL

El agua, es la mejor elección como disolvente, desde un punto de vista medioambiental, ya que no es ni inflamable, ni tóxica. Aunque presenta el inconveniente de tener una baja solubilidad con las resinas.

El elevado  MOMENTO DIPOLAR  del agua y su facilidad para formar  PUENTES DE HIDRÓGENO  hace que el agua sea un excelente disolvente. Una molécula o  ion  es soluble en agua si puede interactuar con las moléculas de la misma mediante puentes de hidrógeno o interacciones del tipo ion-dipolo.  Solubilidad de iones en agua con aniones que tengan átomos de oxígeno, pueden formar puentes de hidrógeno, dado que el oxígeno actúa como aceptor de los mismos. Además, hay que tener en cuenta la atracción del anión sobre el dipolo del agua. Lo mismo ocurre con Cl^- o F^-, que tienen pares de electrones solitarios y que pueden actuar como aceptores de puentes de hidrógeno. Por su parte, los cationes como el Na⁺, el K⁺, el Ca⁺⁺ o el Mg⁺⁺ se rodean de moléculas de agua a las que unen mediante interacciones del tipo ion-dipolo; los átomos de oxígeno se orientan hacia el catión. Conforme aumenta la temperatura y la presión, las propiedades del agua varían.

EJEMPLO COTIDIANO…

El agua facilita el procesamiento biológico y químico de las aguas residuales. El ambiente acuoso ayuda a descomponer los contaminantes, debido a su capacidad de volverse una solución homogénea, que puede ser tratada de manera flexible.

Los microorganismos que viven en el agua pueden acceder a los residuos disueltos y pueden alimentarse de ellos, descomponiéndoles en sustancias menos contaminantes. Para ello los tratamientos aeróbicos se utilizan de forma generalizada añadiendo oxígeno o aíre a la solución, incrementando la velocidad de descomposición y reduciendo la reactividad. 

Vídeo: Maravillas del agua... El agua como disolvente.

SOLUCIONES…    UN EXPERIMENTO FÁCIL

PROCEDIMIENTO DULCE

OBJETIVO: Determinar la manera mas rápida de disolver un dulce.

MATERIALES:  3 trozos de caramelo suave del tamaño de un bocado.

PROCEDIMIENTO: 

Coloca en tu boca uno de los trozos de caramelo. NO lo mastiques y NO lo muevas con la lengua dentro de tu boca.

• Anota el tiempo que tarda este trozo de caramelo en disolverse.
• Coloca un segundo trozo de caramelo en tu boca. NO lo mastiques, pero muevelo con tu lengua hacia adelante y hacia atrás.
• Anota el tiempo que tarda este dulce en disolverse.
• Coloca el tercer trozo de caramelo en tu boca. Muévelo con tu lengua hacia adelante y hacia atrás y masticarlo.
• Anota el tiempo que tarda en disolverse este tercer trozo de dulce.

RESULTADOS: Al masticar y mover el dulce dentro de la boca se reduce el tiempo necesario para disolverlo.

¿POR QUÉ?   El dulce se disuelve en la saliva de tu boca para formar una solución liquida. Las soluciones contienen dos partes. un soluto y un disolvente.  El disolvente es la saliva y el soluto es el dulce.  El soluto se disuelve al dispersarse en el disolvente de manera uniforme.  El dulce puede disolverse rápidamente cuando se tritura al masticarlo y cuando se mueve con la lengua dentro de la boca.

LAS SOLUCIONES Y SU IMPORTANCIA…

Como ya sabes, los componentes de las Soluciones se separan por cambios de fase (procedimiento físico)...pero no pueden separarse por filtración.  Las partículas de soluto tienen menor tamaño que en las otras clases de mezclas, se presentan en una sola fase, es decir, son homogéneas. Si se dejan en reposo durante un tiempo, las fases no se separan ni se observa sedimentación, es decir las partículas no se depositan en el fondo del recipiente. 

Ahora bien, las Soluciones, la vemos a diario en muchos procesos que realizamos, por ejemplo:

EN LA VIDA DIARIA:

* El agua de limón es ácido cítrico y azúcar disueltos en agua, una solución.

* Los refrescos son soluciones, varios compuestos están disueltos, como ácido carbónico y azúcar, por eso el refresco es tan dañino. 

* Las frutas y verduras contienen agua, la cual disuelve algunos componentes nutritivos de las frutas y las verduras. Cómo la mandarina o la naranja, que son muy jugosas y su jugo es rico en vitamina C (soluciones de vitamina C)

INDUSTRIA:

* Las cerámicas se hacen a base de soluciones sólidas
* Para hacer cremas, dentífricos, cosméticos; es necesario hacer soluciones.
* Para estudiar el petróleo es indispensable disolverlo, es decir hacer soluciones de petróleo, el petróleo se disuelve en compuestos orgánicos como diclorometano o hexano.

* Para extraer colorantes o aceites esenciales es necesario disolver las plantas en diversos compuestos orgánicos.

  

EN EL AMBIENTE:

•  La lluvia ácida es un tipo de solución con efectos negativos, pues el agua disuelve los óxidos de nitrógeno y de azufre que se escapan de las chimeneas o escapes.
• En el área de síntesis química, la mayoría de las reacciones se llevan a cabo en soluciones. Así para sintetizar un nuevo medicamento, se emplean varias soluciones

SOLUCIONES…       UN EXPERIMENTO FÁCIL

SOPA RÁPIDA

OBJETIVO: Preparar una taza de sopa rápida y sabrosa

MATERIALES:

• 2 cubos de caldo de pollo
• 2 tazas de agua: una caliente y una fría

PROCEDIMIENTO:

• Llena una taza con agua fría de la llave
• Agrégale un cubo de caldo de pollo
• Deja reposar esta taza mientras preparas la segunda
• Llena la segunda taza con agua caliente.
• Agrégale un cubo de caldo de pollo y revuélvelo.

RESULTADOS: El cubo solido se disuelve más rápidamente cuando se coloca en agua caliente y se revuelve.

¿POR QUÉ?   Disolver significa que el soluto se separa en partículas más pequeñas y se incorpora de manera uniforme en todo el disolvente.  E l cubo de caldo de pollo es el soluto y el agua el disolvente.  El calor provoca que las moléculas de agua se muevan con mayor rapidez y choquen contra el cubo, con lo que se desprenden algunos pedazos de éste.  La agitación aumenta el proceso de ruptura.  E l cubo también se disuelve en agua fría, pero requiere un periodo mucho más largo. Si se agita, se disuelve más rápido.