El pH es el logaritmo de la inversa de la concentración de iones de hidrógeno. Y mide la condición llamada acidez.
Una propiedad importante es que el producto de las concentraciones iónicas de H+ y OH- varía con la temperatura siendo 10 (-14) a 24 ºC.
El logaritmo del inverso es 14 que es la suma del pH más el pOH. En la neutralidad ambas concentraciones son iguales por lo que el pH vale 7. El pH disminuye conforme aumenta la temperatura y también conforme aumenta la profundidad, en este caso disminuye 0,25 por cada 1000 metros.
El pH se mide comparando el color que resulta usando indicadores con el que se obtien con soluciones de pH conocido como bórax y ácido bórico. También se mide el potencial del electrodo de hidrógeno que miden la actividad de los iones.
En aguas dulce el pH oscila desde 6,5 hasta 8,7; en lagos alcalinos con carbonato sódico es mayor de 9; cuando existen ácidos sulfúrico, húmicos se da hasta un pH de 3 (en suelos ricos en SH 2 ). En el mar es donde se da la menor variación de pH de 8 a 8,3 debido a que está muy tamponada. En cubetas con fotosíntesis intensa se da un pH de casi 9. Y en aguas profundas con un gran consumo de oxígeno y producción de dióxido de carbono se da desde 7,6 hasta 7,9. La profundidad del océano está saturada con dióxido de carbono respecto a la superficie por su aislamiento y el acúmulo progresivo de la respiración. Las aguas profundas están infrasaturadas de dióxido de carbono.
La alcalinidad de las aguas se valora con un ácido fuerte como el clorhídrico 0,01 N. A pH 8,3 vira la fenolftaleína en la alcalinidad debida al OH- y al CO 3 -2. A pH 4,5-5 vira el anaranjado de metilo con el que se valora el HCO 3 -.
Las aguas muy puras están sometidas a fuertes oscilaciones del pH porque tienen una pequeña alcalinidad, es decir, una baja capacidad de combinación de ácidos.
Las aguas con una reserva alcalina muy fuerte o moderada mantienen su pH entre 7 y 8, y es el caso de las aguas marinas.
La actividad biológica está adaptada fundamentalmente a pH neutro. Determinados tipos de suelo son peores para el aporte de nutrientes que otros. Por ejemplo en los suelos calizos que tienen un pH básico, existen problemas con el hierro ya que a este pH precipita y no se puede absorber por las raíces. Los organismos se mueven entre rangos de pH, hay unos adaptados al ácido, otros al básico…
El equilibrio carbónico-carbonatos
El dióxido de carbono está en baja concentración en la atmósfera y es muy soluble en agua, forma ácido carbónico que puede disociarse en carbonatos y bicarbonatos. El equilibrio entre las formas puede escribirse como:
CO 2 + H 2 O <——–> H 2 CO 3 <———> HCO 3 – + H+ <——–> CO 3 2- + 2H+
El 99% es dióxido de carbono libre que se comporta como un gas, pero a pH 6,5 la mitad es bicarbonato y el resto carbónico. Hacia pH 8,46 deja de haber carbónico y a pH 10,5 la mitad es carbonato y la otra mitad bicarbonato.
Este sistema amortigua la concentración de hidrogeniones. La respiración aumenta la concentración de dióxido de carbono y hace que parte del carbonato pase a bicarbonato.
Si por la actividad de los vegetales se elimina dióxido de carbono, parte del bicarbonato pasa a carbonato y precipita carbonato cálcico.
En las medidas de producción primaria es de fundamental importancia conocer la concentración de carbono inorgánico en un agua. En el caso del agua dulce, hasta un pH de 8 no hay cantidad apreciable de carbonato, de manera que se puede suponer que la alcalinidad está neutralizada totalmente por bicarbonato.
La alcalinidad para un determinado pH aumenta conforme aumenta la concentración total de carbono inorgánico.
Efecto del pH yfactores derivados sobre los organismos
pH menores de 3 o mayores de 9 pueden considerarse tóxicos para el protoplasma de plantas vasculares debido a las concentraciones de iones H+ y OH- respectivamente.
pH de 1,8 a 5 hacen perecer a los organismos acuáticos, pero son raros en la naturaleza. Aunque algunos organismos como las algas desmidiáceas están muy bien adaptados a medios ácidos y existen muchas especies.
Indirectamente afectan a la concentración de tóxicos sobre todo si el pH es bajo como Al +3, Mn +2 y Fe +3.
En los suelos alcalinos pueden quedar inmovilizados los nutrientes como Mn +2, Fe +3 o los fosfatos.
Entre los efectos que provoca en los animales acuáticos están trastornos de regulación osmótica, intercambio gaseoso, incremento de metales pesados en disolución…
Las bacterias prefieren aguas más alcalinas y los hongos aguas más ácidas. Las cianofíceas desaparecen prácticamente a pH menor de 4.
