pH del Agua

 

pH del agua

pH en el agua

El pH es una expresión logarítmica de la concentración de iones hidronio.

Toda sustancia disuelta en el agua se puede clasificar en dos diferentes sustancias: en electrolitos y en no electrolitos. Los electrolitos son aquellas moléculas que de disocian en iones cargados eléctricamente, que agregan conductividad al agua. Los no electrolitos, son moléculas disueltas en el agua que tienen carga neutra y no aporta conductividad al agua.

Dicho esto, el agua también puede disociarse en iones cargados eléctricamente por estar en contacto con otras moléculas de agua. La reacción  de equilibrio de de esta disociación descompone a la molécula de agua en un ion hidronio y un ion hidroxilo se representa de la siguiente manera:

H2O -> H+ + OH

Aunque esta ecuación no es del todo correcta, la expresamos de esta esta manera para el mejor entendimiento, la expresión correcta del ion hidronio es la siguiente H3O+.

La mayoría de las reacciones de disociación tienen un equilibrio químico, donde se relaciona la producción tanto de H3O+ y OH

Kw = [H+] [OH] = 10-14

Esta relación indica que si la concentración (mol/l) del ion hidronio disminuye, la concentración del ion hidroxilo aumenta, respetando el valor que su producto tiene que ser igual a 10-14  @25°C (Aunque este valor depende fuertemente de la temperatura). Con esta expresión de equilibrio podemos llegar a la conclusión que una concentración equitativa de ambos iones iones para llegar a esta valor, se puede considerar que:

[H+] [OH] = (10-7) (10-7) = 10-14

[H+] = 10-7 mol/l

[OH] = 10-7 mol/l

Podemos ver una relación exponencial con base en 10, por lo que se consideró utilizar una relación para obtener un valor más puntual, naciendo así el término pH.

El pH se considera como el logaritmo negativo en base 10 de la concentración de hidrogeno.

pH = -Log [H+]

Así, este valor puntual nos indicara indirectamente la concentración de hidrogeno que contiene el agua. Podemos aplicar el mismo principio para ion hidroxilo y la constante Kw

pOH = -Log[OH]

pKw = -Log[Kw]

pH + pOH = pKw = 14

La alta concentración de hidrógenos, es decir un pH bajo, dan al agua la propiedad de la acides, y por el contrario una baja concentración de estos iones, aumenta una propiedad del agua llamada alcalinidad.

Comúnmente existen aparatos capaces de medir el pH, llamados medidores de pH (Potenciometro), cada valor completo de pH es 10 veces más grande por cada valor reducido de pH. Por ejemplo tenemos 10 veces más la concentración de iones hidrogeno en un agua de pH=5 que en otra de valor pH= 6.

Como se mencionó anteriormente Kw depende de la Temperatura, algo que es muy importante, ya que mucha gente en sus procesos es algo que no tienen en cuenta. En otras palabras, si se hace una medición de pH a un agua de proceso, a 25°C y se hace otra medición a esta misma agua a una temperatura, de 50°C, el valor del pH será distinto, la Tabla 1 muestra valores de pKw en función de la temperatura.

Tabla 1.- cambios de la constante pKw en función de la temperatura

Temperatura (°C)

pKw=-log(Kw)

0

14.93

5

14.73

10

14.53

15

14.35

20

14.17

25

14

30

13.83

50

13.26

Este comportamiento exponencial nos indica a valores bajos de pH, tendremos valores altos de pH, por lo que se establece que a valores de pH menores de 4.3, el método para determinar el pH cambia a una titulación, ya que las concentraciones empiezan a ser considerables, como lo expresa la tabla 2.

Tabla 2.- concentración de iones H+ en función de CaCO3 como función del pH.

H+ mg/l como CaCO3

pH

2-3

4.3

4-5

4.0

6-7

3.9

8-9

3.8

10-11

3.7

12-13

3.6

14-16

3.5

17-20

3.4

21-25

3.3

31-40

3.1

41-50

3.0

Muchos procesos industriales, químicos, biológicos, etc, se ven afectados directamente con el pH que contiene el agua a utilizar, ya que podemos establecer que tan fuerte son las propiedades de acides y alcalinidad en el agua.

Según la NOM-127a- El pH de un agua que puede considerarse potable esta en el rango de 6.5 a 8.5, para que no afecte directamente la salud y/o la manera de disponer este tipo de agua, aunque normalmente puede considerarse, que el agua por bajo de 6.5 se considere acida o corrosiva, por el poder oxidante que puede tener con los metales, mientras que si esta tiene un pH arribe de 8.5 es muy probable que sea un agua que pueda incrustar tuberías, aunque el pH no es una valor definitivo para estos parámetros, si proporciona información importante para clasificar el poder corrosivo o incrustante del agua.

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