pH
El pH de las soluciones es una propiedad química importante. El oxígeno es mucho más electronegativo que el hidrógeno. Los dos electrones compartidos en un enlace oxígeno-hidrógeno tienden a pasar más tiempo con el átomo de oxígeno que con el de hidrógeno. Aunque la gran mayoría de las moléculas de agua permanecen intactas en el agua líquida, en un momento dado algunos átomos de hidrógeno individuales sucumben a la presión del oxígeno electronegativo y pierden el control de los dos electrones compartidos. Cuando esto ocurre, el enlace covalente se rompe y se libera un ion de hidrógeno (con carga positiva por haber perdido su electrón frente al oxígeno, abreviado = H+). La parte restante de la molécula de agua original se denomina ion hidróxido (carga negativa porque conservó un electrón extra, abreviado = OH-). Aunque están presentes en niveles muy bajos en la solución, los iones H+ y OH- pueden tener enormes efectos en las propiedades de una solución, especialmente cuando no están en equilibrio. En el agua pura, cada ion hidróxido que se forma crea un ion hidrógeno, por lo que hay igual número de aniones y cationes. Sin embargo, si se añade un soluto al agua, este equilibrio puede cambiar.
El ácido clorhídrico (HCl) es un compuesto molecular que se disocia (separa) fácilmente porque el cloro es muy electronegativo. Cuando se introduce en el agua, los enlaces covalentes del HCl se rompen para formar iones H+ y Cl-, lo que aumenta la concentración de iones H+ en la solución. Esto crea una solución ácida porque hay más iones H+ que iones OH- presentes. Los compuestos que añaden iones H+ a las soluciones se denominan ácidos. Por el contrario, también hay sustancias como el amoníaco (NH3) que son bases porque hacen que la concentración de iones H+ disminuya, dando lugar a una solución básica.
Debido a que el desdoblamiento de las moléculas de agua es extremadamente raro, el número de iones de hidrógeno e hidróxido en una solución es tan diminuto que utilizamos una fórmula especial basada en logaritmos para medir el número de iones de hidrógeno presentes, dándonos números más manejables en la escala de pH. La escala de pH va de 0 a 14 y representa la concentración de iones de hidrógeno (H+) en una solución. El pH del agua pura es 7, lo que representa 1 x 10-7 iones de hidrógeno por cada molécula de agua intacta. Esto es 
¡sólo un ion H+ por cada 10 millones de moléculas de H2O!
En la escala de pH, a medida que aumenta la concentración de iones H+, los valores de pH disminuyen. Esto significa que un valor de pH bajo representa una alta concentración de iones H+ (solución ácida) y un valor de pH alto representa una baja concentración de H+ (solución básica). Por último, por cada cambio de número entero en la escala de pH, la concentración real de iones H+ se multiplica por diez. Por ejemplo, un cambio de pH de 7 a 8 representa una caída en la concentración de iones hidrógeno de 1 en 10 millones a 1 en 100 millones.
Testador de pH
En esta actividad, determinarás el pH de algunos artículos domésticos y alimenticios comunes.
Tampón
¿Por qué nos importa el pH de una solución? La mayoría de las células del cuerpo sólo funcionan dentro de un rango muy estrecho cercano al pH neutro. Las enzimas que nos ayudan a crecer y reproducirnos, a descomponer los alimentos que ingerimos y a ayudar en otras funciones vitales trabajan dentro de un estrecho rango de pH. Para ayudar a mantener este pH, los amortiguadores están presentes en casi todas las soluciones vivas.
Un amortiguador es cualquier sustancia que minimiza el cambio en el pH de una solución. La mayoría de los tampones consisten en una combinación de un ácido débil y una base débil, donde la base es el anión que queda después de que el ácido débil se disocia (se separa) para liberar iones H+. Esto puede parecer confuso, pero en realidad se trata de una reacción de ida y vuelta bastante sencilla en la que el tampón actúa como «amigo» de los iones H+ cuando es necesario, pero también de los iones OH- cuando es necesario, manteniendo un equilibrio constante en el valor del pH.
Imagina una familia con tres hijos. Si el hijo mayor y el menor tienden a pelearse mucho, el hijo del medio suele actuar como «amortiguador» entre los dos niños que se pelean. Cuando decimos «amortiguador» en esta situación, nos referimos a que el hijo del medio jugará a juegos de niños mayores en los momentos en que el hijo mayor necesita atención y jugará a juegos más sencillos de niños menores en los momentos en que el hijo menor necesita atención. Al cambiar para satisfacer las necesidades de cada niño, el hijo mediano amortigua la situación, lo que hace que los niños se enfaden menos. Esto puede no ser óptimo para el niño del medio, pero hace más felices a los padres. Por ejemplo, el ácido carbónico (H2CO3) es un ácido débil. Cuando se pone en solución, una pequeña cantidad de ácido carbónico se disocia en iones H+ y el anión bicarbonato restante (HCO3-). Esto aumenta la concentración de iones H+ y disminuye los valores de pH (hacia la acidez). El ion bicarbonato se considera una base débil porque si hay muchos iones H+ en la solución, se reasociará (se unirá químicamente) con el exceso de iones H+ para volver a formar el ácido débil, lo que reduce la concentración de iones H+, haciendo que los valores de pH suban (vuelvan a ser básicos).
Los amortiguadores mantienen el pH de una solución ajustando la dirección de sus reacciones químicas (disociándose o reasociándose) en respuesta a los aumentos o disminuciones de la concentración de iones H+ que pueden ser causados por otras sustancias que entran o salen de la solución. Si se añade un ácido fuerte, como el ácido clorhídrico (HCl), a una solución amortiguada, de repente habrá un exceso de iones H+ por la disociación del HCl. Los tampones de la solución responderán uniendo este exceso de iones H+ para volver a formar el ácido débil, utilizando el exceso de iones H+ para que el pH pueda permanecer alrededor del mismo valor a pesar de la adición de un ácido. La presencia de iones de ácido carbónico/bicarbonato en el torrente sanguíneo es una de las principales formas en que el cuerpo regula el pH de la sangre para evitar la acidosis o la alcalosis, ambas condiciones que ponen en peligro la vida como resultado de los cambios en el nivel de pH de la sangre.