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- ¿Qué son los ácidos, las bases y el pH?
Al estudiar biología, hay que comprender cómo las reacciones pueden formar ácidos o bases, así como el efecto que eso tiene en el pH. Una comprensión básica de la química es importante en biología, porque los seres vivos están compuestos de materia.
Cuando el agua se separa (lo que no ocurre con todas las moléculas de agua al mismo tiempo), se crean iones de hidrógeno e hidróxido. El ion hidrógeno H(+) puede combinarse con elementos cargados negativamente para formar ácidos. Los ácidos son moléculas que pueden separarse en el agua y liberar iones de hidrógeno. Un ejemplo común es el ácido clorhídrico (HCl). Cuando se añade HCl al agua, se divide en H(+) y Cl(-), aumentando el número de iones de hidrógeno en la solución de agua-HCl.
Las bases son moléculas que pueden separarse en el agua y liberar iones de hidróxido. El ejemplo más común es el hidróxido de sodio (NaOH). Cuando se añade NaOH al agua, se divide en Na(+) y OH(-). Los iones de hidróxido pueden combinarse con iones de hidrógeno (por lo tanto, disminuyendo el número de iones de hidrógeno en la solución) para formar más agua. Los principios de cómo reaccionan los ácidos y las bases en el agua forman la base de la escala de pH.
La escala de pH
El término pH simboliza la concentración de iones de hidrógeno en una solución (por ejemplo, qué proporción de una solución contiene iones de hidrógeno). La escala de pH va de 1 a 14. Un pH de 7 es neutro, lo que significa que la cantidad de iones de hidrógeno e iones de hidróxido en una solución es igual. Por ejemplo, el agua tiene un pH de 7 porque cuando el agua se rompe, la división es equitativa en un ion de hidrógeno por cada ion de hidróxido.
Si una solución contiene más iones de hidrógeno que iones de hidróxido, se dice que es ácida, y el pH de la solución es menor de 7. Si una molécula libera iones de hidrógeno en el agua, es un ácido. Cuantos más iones de hidrógeno libere, más fuerte será el ácido y menor será el valor de pH. La siguiente tabla muestra el pH de algunas sustancias comunes y puede ayudarle visualmente a calcular la escala de pH.
La situación se invierte para las bases. Si una solución contiene más iones de hidróxido que de hidrógeno, se dice que es básica, y su pH es superior a 7. Recuerde que las bases se disocian (rompen) en iones de hidróxido y un ión positivo. Los iones de hidróxido pueden combinarse con H(+) para crear agua. Debido a que los iones de hidrógeno son usados, el número de iones de hidrógeno en la solución disminuye, haciendo que la solución sea menos ácida y por lo tanto más básica. Por lo tanto, mientras más iones de hidróxido libere una molécula (o cuantos más iones de hidrógeno tome), más básico será.
El pH de algunas sustancias comunes
Aumento del pH (disminución de la acidez) Sustancias0 (más ácido)Ácido clorhídrico (HCl)1Ácido estomacal2Zumo de limón3Cola, cerveza, vinagre4Tomates4.5 Los peces mueren si el agua es tan ácida5Café5.5Agua de lluvia normal6Urina6.5Saliva7 (neutro)Agua, lágrimas7.5Sangre humana8Agua de mar9Soda de hornear, antiácidos10Gran lago salado11Amoníaco12Bicarbonato de sodio13Limpiador del horno14 (lo más básico)Hidróxido de sodio (NaOH
) Pulido de los amortiguadores
En los organismos vivos, la sangre o el citoplasma son las «soluciones» en las que flotan los iones necesarios (por ejemplo, los electrolitos). Es por eso que la mayoría de las sustancias en el cuerpo flotan alrededor del pH neutro de 7. Sin embargo, el cuerpo tiene un sistema de respaldo en caso de que las cosas salgan mal. Existe un sistema de amortiguamiento para ayudar a neutralizar la sangre si se produce un exceso de iones de hidrógeno o de hidróxido.
Los amortiguadores ayudan a mantener el pH en el rango normal al «absorber» (combinar con) el exceso de iones de hidrógeno o hidróxido. Si algo está mal en el sistema tampón, un organismo, como usted, puede desarrollar acidosis si el pH baja demasiado (la sangre se vuelve demasiado ácida) o alcalosis si el pH sube demasiado (la sangre se vuelve demasiado básica).
Los amortiguadores más comunes en el cuerpo son el ión bicarbonato y el ácido carbónico. El ión bicarbonato es prevalente en el torrente sanguíneo. Lleva el dióxido de carbono a través del torrente sanguíneo a los pulmones para que pueda ser exhalado.
También se combina con el exceso de iones de hidrógeno para mantener el pH de la sangre en el rango normal.
Cuando el ión bicarbonato absorbe los iones de hidrógeno adicionales, forma ácido carbónico, que impide que el pH de la sangre descienda demasiado. Sin embargo, si el pH de la sangre es demasiado alto, el ácido carbónico se rompe para liberar algunos iones de hidrógeno, lo que hace que el pH vuelva a estar en equilibrio. El pH del cuerpo se ajusta con precisión mediante acciones en los riñones.
