Definição e Equação de pH em Química

pH é uma medida de hidrogênio íon concentração, uma medida do acidez ou alcalinidade de um solução. A escala de pH geralmente varia de 0 a 14. Soluções aquosas a 25 ° C com um pH inferior a 7 ácido, enquanto aqueles com um pH maior que 7 são básicos ou alcalino. Um nível de pH de 7,0 a 25 ° C é definido como "neutro" porque o concentração de H₃O⁺ é igual à concentração de OH⁻ em água pura. Ácidos muito fortes podem ter um pH negativo, enquanto bases muito fortes podem ter um pH maior que 14.

A equação para calculando pH foi proposto em 1909 pelo bioquímico dinamarquês Søren Peter Lauritz Sørensen:

pH = -log [H⁺]

onde log é o logaritmo de base 10 e [H⁺] representa a concentração de íons hidrogênio em unidades de moles por litro de solução. O termo "pH" vem da palavra alemã "potenz", que significa "poder", combinada com H, o símbolo do elemento hidrogênio, de modo que o pH é uma abreviação de "poder do hidrogênio".

Trabalhamos com muitos ácidos (pH baixo) e bases (pH alto) todos os dias. Exemplos de valores de pH de produtos químicos de laboratório e produtos domésticos incluem:

0: ácido clorídrico
2.0: suco de limão
2.2: vinagre
4.0: vinho
7.0: água pura (neutra)
7.4: sangue humano
13.0: lixívia
14.0: hidróxido de sódio

O pH só tem significado em uma solução aquosa (em água). Muitos produtos químicos, incluindo líquidos, não possuem valores de pH. Se não há água, não há pH. Por exemplo, não há valor de pH para óleo vegetal, gasolina ou álcool puro.

A União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) possui uma escala de pH ligeiramente diferente que é baseada em medições eletroquímicas de uma solução tampão padrão. Essencialmente, a definição usa a equação:

pH = -log a_{H +}

onde um_{H +} significa atividade de hidrogênio, que é a concentração efetiva de íons hidrogênio em uma solução. Isso pode ser um pouco diferente da verdadeira concentração. A escala de pH da IUPAC também inclui fatores termodinâmicos, que podem influenciar o pH.

Para a maioria das situações, a definição padrão de pH é suficiente.

Medições aproximadas de pH podem ser feitas usando papel decisivo ou outro tipo de papel de pH conhecido por alterar as cores em torno de um determinado valor de pH. A maioria dos indicadores e papéis de pH são úteis apenas para determinar se uma substância é um ácido ou uma base ou para identificar o pH dentro de uma faixa estreita. Um indicador universal é uma mistura de soluções indicadoras destinadas a fornecer uma mudança de cor em uma faixa de pH de 2 a 10.

Medições mais precisas são feitas usando padrões primários para calibrar um eletrodo de vidro e um medidor de pH. O eletrodo funciona medindo a diferença de potencial entre um eletrodo de hidrogênio e um eletrodo padrão. Um exemplo de eletrodo padrão é o cloreto de prata.

O pH é usado na vida cotidiana, bem como na ciência e na indústria. É usado na culinária (por exemplo, na reação de fermento em pó e de um ácido para fazer os produtos de panificação subirem), no design de coquetéis, em produtos de limpeza e na preservação de alimentos. É importante na manutenção de piscinas e purificação de água, agricultura, medicina, química, engenharia, oceanografia, biologia e outras ciências.