Disoluciones acuosas.

Una disolución es una mezcla homogénea de diferentes moléculas. La mayoría de las disoluciones son acuosas, es decir, son mezclas de azucares, sales, etc., con agua. Estas pueden ser iónicas o moleculares. Las proporciones del soluto y disolvente vienen dadas por la concentración de la disolución.

La concentración de una disolución se refiere a que tanto soluto está presente en el disolvente, esta concentración se puede expresar cualitativamente o cuantitativamente. Los términos diluida o concentrada se usan para describir una solución en forma cualitativa.

Muy pocos materiales que encontramos en la vida cotidiana son sustancias puras, la mayor parte son mezclas y muchas de ellas homogéneas, lo que quiere decir que sus componentes están entremezclados de manera uniforme a nivel molecular.

Para determinar la concentración de una solución cuantitativamente se emplean diversas expresiones matemáticas, una de las más sencillas es el porcentaje, ya sea en peso/peso, peso/volumen, volumen/volumen o %/peso.

Algunas sustancias, como los azúcares, el etanol, o la urea, mantienen en disolución la integridad de sus moléculas, sin que estas se fragmenten en partículas submoleculares. En cambio, otros solutos, como sales, loa ácidos o los álcalis, se disocian al disolverse, de modo que cada molécula origina dos o más iones.

El carácter iónico o molecular de una disolución repercute directamente sobre sus propiedades coligativas. Estas propiedades dependen del número real de partículas en la disolución ya sean moléculas o iones. En las disoluciones moleculares, este número de partículas coincide con el número de moléculas disueltas; sin embargo, en las disoluciones iónicas, habrá un número de partículas superior, debido a la disociación de las moléculas.

pH

La concentración de H+ (ac) en una solución acuosa suele ser muy pequeña, se puede expresar convenientemente en términos de pH, el cual se define como el logaritmo negativo en base 10 de la concentración molar de iones hidrogeno.

pH=-log(H+)

Los ácidos y las bases tienen una característica que permite medirlos: es la concentración de los iones de hidrógeno (H+). Los ácidos fuertes tienen altas concentraciones de iones de hidrógeno y los ácidos débiles tienen concentraciones bajas. El pH, entonces, es un valor numérico que expresa la concentración de iones de hidrógeno.

Hay centenares de ácidos. Ácidos fuertes, como el ácido sulfúrico, que puede disolver los clavos de acero, y ácidos débiles, como el ácido bórico, que es bastante seguro de utilizar como lavado de ojos. Hay también muchas soluciones alcalinas, llamadas "bases", que pueden ser soluciones alcalinas suaves, como la Leche de Magnesia, que calman los trastornos del estómago, y las soluciones alcalinas fuertes, como la soda cáustica o hidróxido de sodio, que puede disolver el cabello humano.

Los valores numéricos verdaderos para estas concentraciones de iones de hidrógeno marcan fracciones muy pequeñas, por ejemplo 1/10.000.000 (proporción de uno en diez millones). Debido a que números como este son incómodos para trabajar, se ideó o estableció una escala única. Los valores leídos en esta escala se llaman las medidas del "pH".

pH en procesos biológicos

El funcionamiento armónico de los procesos biológicos requiere la acción concertada de numerosas enzamias, cuya acción catalítica depende críticamente del pH. En los medios extracelulares del cuerpo humano, el pH se mantiene constante en torno a 7,4. Variaciones de una décima por encima o por debajo de este valor pueden ser incompatibles para la vida.

En el interior de las células, se producen gradientes o variaciones locales de pH, por ejemplo entre la mitocondria y el citosol, que se utilizan en el almacenamiento de energía química en forma de ATP. Por otro lado, el intercambio de gases respiratorios (O2 y CO2), tanto en los pulmones como en los tejidos, está regulado por ligeros cambios en el pH intracelular del eritrocito.

pH en procesos biotecnológicos

La Biotecnología conlleva el uso potencial de todas las formas de vida ejemplo de estos son los microorganismo que se usan principalmente en los procesos de fermentación.

Sin embargo, muchos de estos procesos se ven afectados debido a que los parámetros de fermentación muchas veces no son los adecuados porque son difíciles de controlar o porque son muy costosos. Uno de esos parámetros de suma importancia es el pH, el cual debe ser controlado de tal manera que sea un pH óptimo.

pH en procesos industriales

En la mayoría de los procesos industriales es muy importante el control de los niveles de pH que presenten los productos que son elaborados o las soluciones que serán utilizadas para alguna parte del proceso.

Su medición se emplea normalmente como indicador de calidad, es por ello que su regulación es muy importante. Encontramos su uso frecuente en plantas que realizan tratamiento de aguas residuales (neutralización) antes de retirarla de la planta, en industrias alimentarias para las bebidas gaseosas, cervezas, yogurt, embutidos, alimentos, salsas, mermeladas, en la industria farmacéutica, para jarabes y medicamentos, en la industria cosmética, para controlar el nivel de pH de los productos que tendrán contacto con la piel, entre otros.

Como ejemplo se puede mencionar que las industrias que se dedican a la fabricación de shampús, el pH es muy importante pues el pH del cabello es ligeramente acido al estar formado de queratina tiene grupos ácidos y básicos, por que el shampoo que fabrican debe estar en un pH entre 5 y 8, si este llega a ser mas acido o mas alcalino puede dañar la estructura del cabello.

Trujillo, F.. (2004). Soluciones Acuosas: Teoría y aplicaciones. Universidad de Medellín

http://www.uap.edu.pe/Investigaciones/Esp/Revista_09_Esp_01.pdf

http://docencia.izt.uam.mx/japg/Bioquimica1/Pliegos/pH_w6.pdf

http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirUDEP/tesis/pdf/1_197_184_140_1851.pdf