O que é pH?

 

Esta é fácil! É potencial hidrogênio-iônico (ou potencial hidrogeniônico), todo mundo sabe!

 

Maravilha! Agora, explique de um jeito que a gente entenda!

 

Tá bem! O pH mede a concentração de íons hidrogênio na água.

 

De modo geral, ela é muito pequena.

 

Aí a gente vai precisar lembrar de uma grandeza chamada mol.

 

Você sabe o que é 1 mol?

 

O mol designa uma quantidade.

 

Assim como:

 

• uma dúzia designa 12 objetos, e...
• uma centena designa 100 objetos...

 

1 mol designa $6,02\times10^{23}$ objetos!  

(quer dizer: 602.000.000.000.000.000.000.000 objetos!)

 

pH

 

O que acontece com a água pura a 25°C?

 

A molécula de água ($H_{2}O$) se dissocia da seguinte forma:

 

$H_ 2O$ ⇄ $H^{+}+ (OH)^-$

 

Na fórmula acima, $H^+$ é o íon hidrogênio e $(OH)^-$ é o íon hidroxila.

 

Íons positivos são chamados de cátions.

 

Íons negativos são chamados de ânions.

 

Que quantidade de água se dissocia?

 

A 25°C, a dissociação da água pura é muito pequena.

 

1 litro de água contém aproximadamente 55,6 mols de $H_ 2O$.

 

Dessa quantidade, estarão dissociados apenas $10^{-7}$ mols de $H^+$ e (é claro) $10^{-7}$ mols de $(OH)^-$.

 

Quer dizer: em 1 litro de água, que contém 33.471.200.000.000.000.000.000.000 moléculas de , estarão dissociados 60.200.000.000.000.000 cátions $H^+$ e 60.200.000.000.000.000 ânions de $(OH)^-$.

 

pH

 

Esses números estão me dando tonteira...

 

Não só em você, eles tonteiam todo mundo!

 

É por isso que o pessoal da química trabalha com a grandeza mol, que a gente viu acima!

 

Ainda assim: veja que os números acima: 10 mols por litro, ou 602.000.000.000.000.000.000.000 cátions (ou ânions) por litro, são difíceis de trabalhar...

 

Aí ficou mais fácil usar o logaritmo, na base 10, das concentrações molares, afetado pelo sinal negativo.

 

O logaritmo base 10 pega apenas o expoente do número.

 

Por exemplo: o logaritmo, na base 10, de $10^{-7}$ é igual a -7.

 

(para simplificar, quando se trata de logaritmo na base 10, a gente diz apenas logaritmo; quer dizer: o logaritmo de $10^{-7}$ é igual a -7)

 

Então, o logaritmo, com sinal negativo, de $10^{-7}$ é igual a 7!

 

Logaritmo com sinal negativo tem um nome: cologaritmo.

 

E o cologaritmo da concentração do cátion $H^+$ é chamado de potencial hidrogeniônico – ou pH!

 

(Tem também o pOH; mas esta história depois a gente conta!)

 

(Mas já dá para adiantar o seguinte: pH + pOH = 14)

 

O que são ácidos e bases?

 

Taí uma questão polêmica para o pessoal da química: O que são eles?

 

Para nós, e para ficar fácil de entender, a gente pode dizer que:

 

Ácidos são substâncias que, ao serem adicionadas à água, liberam cátions $H^+$.

 

Bases são substâncias que, ao serem adicionadas à água, liberam ânions $(OH)^-$.

 

 

pH

 

São exemplos de ácidos:

 

Ácido sulfúrico: ao ser dissolvido na água, se dissocia como:

 

$H_2SO_4 ⇄2H^{2+} SO_4^{2-}$

 

Ácido clorídrico: ao ser dissolvido na água, se dissocia como:

 

$HCl ⇄H^+ Cl^-$

 

São exemplos de bases:

 

Cal: ao ser dissolvida na água, se dissocia como:

 

$Ca(OH)_2 ⇄Ca^{2+} + 2OH^-$

 

Soda cáustica: ao ser dissolvida na água, se dissocia como:

 

$NaOH ⇄Na^++ OH^-$

 

Quer dizer:

 

Quando um ácido é dissolvido na água, a concentração de $H^+$ (que, na água pura a 25°C, era igual a $10^{-7}$ mols por litro) aumenta, e passa a ser igual, por exemplo, a $10^{-6}$ mols por litro; $10^{-5}$ mols por litro; $10^{-4}$ mols por litro.

 

O pH da solução, que é igual ao cologaritmo dessas concentrações, passará a ser, portanto: 6; 5; 4.

 

Quer dizer: se o pH da água é menor que 7, tem ácido dissolvido!

 

Além disso: Quando uma base é dissolvida na água, a concentração de $(OH)^+$ (que, na água pura a 25°C, era igual a $10^{-7}$ mols por litro) aumenta, e passa a ser igual, por exemplo, a $10^{-6}$ mols por litro; $10{-5}$ mols por litro; $10^{-4}$ mols por litro.

 

Em consequência, elas reagirão com os cátions $H^+$ que estavam presentes na água pura e formarão mais água, segundo a reação:

 

$H^+ + (OH)^- ⇄ H_2 O$

 

e diminuem a concentração de $H^+$, que passará a ser $10^{-8}$ mols por litro; $10^{-9}$ mols por litro; $10^{-10}$ mols por litro, respectivamente.

 

O pH da solução, que é igual ao cologaritmo dessas concentrações, passará a ser, portanto: 8; 9; 10.

 

Quer dizer: se o pH da água é maior que 7, tem base dissolvida!

 

E se a gente misturar um ácido e uma base?

 

Aí um reage com outro e eles se neutralizam. Vão formar sal e água.

 

Por exemplo: se a gente misturar ácido sulfúrico e cal hidratada:

 

$H_2SO_4 + Ca(OH)_2$

 

eles vão formar sulfato de cálcio e água:

 

$H_2SO_4 + Ca(OH)_2 → CaSO_4 + H_ 2O$

 

(O $Ca(OH)_2$ é um sal)

 

Se a gente misturar ácido clorídrico e soda cáustica:

 

$HCl + NaOH$

 

eles vão formar sulfato de cálcio e água:

 

$HCl + NaOH → NaCl + H_ 2O$

 

(O $NaCl$ é um sal)

 

pH

 

AHA! Agora já sei tudo sobre ácidos e bases!

 

Bem... a rigor, existem outras explicações mais complexas a esse respeito...

 

...mas, de modo geral, as dicas anteriores explicam muitas coisas que gostaríamos de saber (trata-se da teoria ácido-base devida ao cientista sueco Svante Arrhenius, do final do século XIX).

 

Existem outras teorias químicas para explicar ácidos e bases, mas vamos deixá-las para os especialistas.

 

Para nós, é importante saber que o valor do pH é fundamental para entender o que acontecerá com a qualidade da água.

 

Apenas tome cuidado com o seguinte: embora o pH seja uma medida da concentração de cátions $H^+$, quanto maior seu valor, menor é a sua concentração e vice-versa!

 

Alguns exemplos importantes são apresentados neste blog.

 

Aí vão algumas indicações:

 

Água dura faz mal à saúde? https://voimatoolbox.com/documents/view/agua-dura-faz-mal-a-saude

 

Sua água é agressiva ou incrustante? https://voimatoolbox.com/documents/view/sua-agua-e-agressiva-ou-incrustante

 

pH e cloração https://voimatoolbox.com/documents/view/ph-mais-baixo-aumenta-a-eficiencia-da-cloracao