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Módulo 15 Reacción y síntesis frente al medio ambiente Importancia del pH y la ionización Importancia del pH y la ionización ¿Qué es el pH y para qué sirve medirlo? El pH es un parámetro que permite medir la cantidad de iones hidronio o protones que hay en una disolución. Cuanto mayor sea dicha concentración, la acidez aumenta, o bien, la basicidad o alcalinidad disminuye. El pH se define como el negativo del logaritmo base 10 de la concentración molar de iones hidronio, lo cual se expresa en la siguiente ecuación: Existen diversos dispositivos para medir el pH, el más utilizado es el papel tornasol, ya que tiene la propiedad de cambiar de color cuando entra en contacto con una sustancia: se torna rojo si es ácida y azul si es alcalina o base. Tiras reactivas de papel tornasol ácido base 1 Módulo 15 Reacción y síntesis frente al medio ambiente Importancia del pH y la ionización El papel tornasol puede adquirir distintas tonalidades entre el rojo y el azul, dependiendo del pH de la sustancia con la que entre en contacto. El científico danés Søren Peter Lauritz Sørensen creó en 1909 una escala de colores para distinguir diversos niveles de acidez o alcalinidad. En la imagen se pueden identificar los colores que representan 14 niveles y la ubicación de algunas sustancias de uso cotidiano, de acuerdo con su nivel pH. Como se observa, el nivel 7 es el punto neutro de la escala, las sustancias con un nivel de pH inferior a éste son ácidas y las que tienen un pH superior son alcalinas o bases. Haz clic en las imágenes para conocer las características de los ácidos y las bases. Todas las sustancias con las que estamos en contacto a diario pueden presentar valores de pH, siempre y cuando puedan disolverse en agua, por ello, conocer acerca de éste nos ayuda a utilizarlas de mejor manera y cuidar nuestra salud e integridad física. Por ejemplo, saber que las baterías de auto tienen una sustancia con un alto nivel de acidez, ayuda a tomar precauciones en su manejo, como usar guantes. Otro ejemplo está relacionado con la alimentación. El pH de nuestro estómago es de 1.4 debido al ácido que contiene para descomponer los alimentos. Ingerir sustancias como limón o vinagre podría aumentar el nivel de acidez al grado de causarle trastornos al recubrimiento del estómago, lo que se podría neutralizar al ingerir un producto alcalino como la leche de magnesia. Escala del pH Limpiador líquido para desagües Jugo de naranja, bebida gaseosa Agua de mar, huevos Agua pura Agua jabonosa Blanqueador Ácido de baterías Lluvia ácida, lago ácido Bicarbonato de sodio Ácido sulfúrico Plátanos Leche de magnesia Jugo de limón, vinagre Leche Amoníaco pH = 0 pH = 1 pH = 2 pH = 3 pH = 4 pH = 8 pH = 9 pH = 10 pH = 11 pH = 12 pH = 13 pH = 14 pH = 5 pH = 6 pH = 7 EjemplosValores del pH Imagen retomada de: Environmental Protection Agency, la escala del pH ác id o ne ut ro bá si co 2 Módulo 15 Reacción y síntesis frente al medio ambiente Importancia del pH y la ionización Ionización en ácidos y bases Identificar el pH de las sustancias que usamos también contribuye a acentuar sus efectos o neutralizarlos cuando sea conveniente. En esto juega un papel importante la ionización, que es el procedimiento por el que se generan iones, es decir, átomos o moléculas que disponen de una carga eléctrica positiva o negativa, a partir de ganar o perder electrones. De igual forma, si colocamos hidróxido de sodio en una disolución acuosa la separación producirá sodio (Na+) y el grupo OH– o hidroxilo. Disociación de hidróxido de sodio El comportamiento que los ácidos y las bases tienen en una disolución es determinado por el grado de disociación o separación de sus elementos: los ácidos o bases fuertes se disocian por completo, en cambio, los ácidos o bases débiles se disocian sólo parcialmente. Uno de los usos del proceso de ionización es la purificación de aguas residuales. Así, utilizando el método de floculación, o aplicación de floculantes, se logra disociar o separar el agua de los elementos contaminantes. Disociación de ácido clorhídrico: Existen dos tipos de iones: Átomos que ganaron electrones (poseen exceso de electrones). Átomos que perdieron electrones (tienen déficit de electrones). Anión (-) Catión (+) Ionización (formación de iones)En este sentido, al comparar una partícula cualquiera con una molécula o átomo neutro, si la partícula cuenta con una mayor cantidad de electrones que la molécula o átomo neutro recibe el nombre de anión y tiene carga negativa; en cambio, si presenta menos electrones se llama catión y su carga es positiva. Esta generación de iones se puede efectuar utilizando procesos químicos que consisten, principalmente, en reacciones que involucran sustancias ácidas, bases y neutras, así como un medio de transferencia, generalmente acuoso (agua). Un ejemplo de ionización lo encontramos al colocar ácido clorhídrico en una disolución acuosa (ac), al hacerlo, las moléculas de cloruro de hidrógeno (HCl ) se disocian o separan en iones: el ion hidronio (H+) y el ion cloruro (Cl–), como puede observarse en la siguiente ecuación. Átomo neutro + electrón ion negativo Átomo neutro – electrón ion positivo – 3 Módulo 15 Reacción y síntesis frente al medio ambiente Importancia del pH y la ionización Las etapas más importantes del proceso de tratamiento de aguas residuales son las siguientes. 1. El proceso inicia con la dosificación de insumos químicos sobre el agua contaminada. 2. Como consecuencia de la adición de sustancias denominadas floculantes ocurre la floculación, que es el proceso químico mediante el cual se forman aglomerados de partículas que son fáciles de separar por métodos físicos. El floculante que se utiliza es el cloruro de aluminio AlCl3, el que en disolución acuosa se separa en Al3+ y 3Cl–1. Al tener iones Al3+, éstos interactúan con la materia orgánica que tiene una carga negativa y, mediante una interacción electroestática, estas partículas son reunidas y separadas, el efecto se muestra a continuación. 1. Dosificación de insumos químicos 2. Floculación 3. Sedimentación 4. Filtración 5. Desinfección 6. Almacenamiento Proceso de tratamiento 3. En el proceso, las cargas positivas se juntan alrededor de la carga negativa, dando paso a la sedimentación en la que el material sólido se posa en el fondo del tanque. 4. Los sedimentos o residuos sólidos son retirados mediante un proceso de filtración. 5. El agua, ya sin residuos, es desinfectada con productos químicos como el cloro. 6. El paso final es el almacenamiento del agua tratada. Como pudiste observar, la ionización de los ácidos y las bases es un proceso que puede ser aprovechado para que cada vez más personas de las comunidades cuenten con agua potable para realizar sus actividades diarias: como lavar la ropa, tomar un baño o hidratarse cuando tienen sed. Como se observa, en el primer vaso se muestra el agua contaminada, una vez agregado el floculante ésta se limpia; es decir, la materia orgánica es reunida y separada del agua por efecto del floculante. 4 bases: acidos: bases-GLOBO: acidos-GLOBO:
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