pH
O pH das soluções é uma propriedade química importante. O oxigénio é muito mais electronegativo do que o hidrogénio. Ambos os elétrons compartilhados em uma ligação oxigênio-hidrogênio tendem a passar mais tempo com o átomo de oxigênio do que com o hidrogênio. Embora a grande maioria das moléculas de água permaneça intacta na água líquida, a qualquer momento alguns poucos átomos individuais de hidrogênio sucumbem à pressão do oxigênio eletronegativo e perdem sua influência sobre os dois elétrons compartilhados. Quando isto acontece, a ligação covalente é quebrada e um íon de hidrogênio (carga positiva porque perdeu seu elétron para o oxigênio, estenografia = H+) é liberado. A parte restante da molécula original da água chama-se ião hidróxido (carga negativa porque manteve um electrão extra, shorthand = OH-). Embora presentes a níveis muito baixos em solução, os iões H+ e OH- podem ter enormes efeitos nas propriedades de uma solução, especialmente quando não estão em equilíbrio. Em água pura, cada íon hidróxido que se forma cria um íon hidrogênio, de modo que há igual número de ânions e catiões. Se um soluto é adicionado à água, no entanto, este equilíbrio pode mudar.
Ácido clorídrico (HCl) é um composto molecular que se dissocia (separa) facilmente porque o cloro é tão fortemente electronegativo. Quando colocado em água, as ligações covalentes de HCl quebram para formar íons H+ e Cl-, que aumentam a concentração de íons H+ na solução. Isto cria uma solução ácida porque há mais iões H+ do que iões OH- presentes. Os compostos que adicionam íons H+ às soluções são chamados de ácidos. Em contraste, existem também substâncias como o amoníaco (NH3) que são bases porque fazem diminuir a concentração de íons H+, resultando em uma solução básica.
Porque a divisão da molécula de água é extremamente rara, o número de íons hidrogênio e hidróxidos em uma solução é tão pequeno que usamos uma fórmula especial baseada em logaritmos para medir o número de íons hidrogênio presentes, dando-nos números mais manejáveis na escala de pH. A escala de pH varia de 0 a 14 e representa a concentração de íons de hidrogênio (H+) em uma solução. O pH da água pura é 7, o que representa 1 x 10-7 íons de hidrogênio para cada molécula de água intacta. Isto é 
somente um íon H+ para cada 10 milhões de moléculas de H2O!
Na escala de pH, à medida que a concentração de íons H+ aumenta, os valores de pH diminuem. Isto significa que um baixo valor de pH representa uma alta concentração de íons H+ (solução ácida) e um alto valor de pH representa uma baixa concentração de H+ (solução básica). Finalmente, para cada mudança de número inteiro na escala de pH, a concentração real de íons H+ muda dez vezes. Por exemplo, uma mudança de pH de 7 para 8 representa uma queda na concentração de iões de hidrogénio de 1 em 10 milhões para 1 em 100 milhões.
PH Tester
Nesta actividade, irá determinar o pH de alguns artigos domésticos e alimentares comuns.
Buffers
Por que nos preocupamos com o pH de uma solução? A maioria das células do corpo só funciona dentro de um intervalo muito estreito, próximo do pH neutro. Enzimas que nos ajudam a crescer e reproduzir, quebrar os alimentos que comemos e ajudar em outras funções vitais, cada uma funciona dentro de um intervalo de pH específico e estreito. Para ajudar a manter este pH, os tampões estão presentes em quase todas as soluções vivas.
Um tampão é qualquer substância que minimize a mudança no pH de uma solução. A maioria dos tampões consiste de uma combinação de um ácido fraco e a base fraca, onde a base é o ânion remanescente após o ácido fraco dissociar (separa) para liberar íons H+. Isto pode parecer confuso, mas na verdade é uma reação bastante simples de ida e volta, onde o tampão age como um “amigo” dos íons H+ quando necessário, mas também dos íons OH- quando necessário, mantendo um equilíbrio constante no valor do pH.
Imagine uma família com três filhos. Se a criança mais velha e a mais nova tendem a lutar muito, a criança do meio geralmente age como um “tampão” entre as duas crianças que lutam. Quando dizemos “tampão” nesta situação, queremos dizer que a criança do meio vai brincar com as crianças mais velhas em momentos em que a criança mais velha precisa de atenção e brincar com as crianças mais novas e mais simples em momentos em que a criança mais nova precisa de atenção. Ao mudar para satisfazer as necessidades de cada criança, a criança do meio amortece a situação, resultando em crianças menos zangadas. Isto pode não ser ideal para a criança do meio, mas torna os pais mais felizes!
Em soluções, um tampão químico actua de forma semelhante. Por exemplo, o ácido carbónico (H2CO3) é um ácido fraco. Quando é colocado em solução, uma pequena quantidade de ácido carbónico dissocia-se em iões H+ e no ânion de bicarbonato remanescente (HCO3-). Isto aumenta a concentração de íons H+ e diminui os valores de pH (em direção ao ácido). O íon bicarbonato é considerado uma base fraca porque se houver muitos íons H+ em solução, ele irá re-associar (quimicamente ligar) com o excesso de íons H+ para re-formar o ácido fraco, o que reduz a concentração de íons H+, trazendo valores de pH para cima (de volta ao básico).
Buffers mantêm o pH de uma solução ajustando a direção de suas reações químicas (dissociando ou re-associando) em resposta a aumentos ou diminuições na concentração de íons H+ que podem ser causados por outras substâncias que entram ou saem da solução. Se você adicionar um ácido forte como o ácido clorídrico (HCl) a uma solução tamponada, de repente haverá um excesso de íons H+ da dissociação do HCl. Os tampões da solução reagirão ligando esses íons H+ em excesso para formar novamente o ácido fraco, utilizando os íons H+ em excesso para que o pH possa permanecer em torno do mesmo valor, apesar da adição de um ácido. A presença de ácido carbónico/iónico bicarbonato na corrente sanguínea é uma das principais formas de o seu corpo regular o pH do seu sangue para evitar acidose ou alcalose, ambas as quais são condições de risco de vida resultantes de alterações no nível de pH do seu sangue.