Las letras pH están medio sumergidas en un vaso de precipitados, y la disolución que las cubre cambia de color como un indicador universal, del rojo al violeta pasando por el amarillo, el verde y el azul. De la bureta cae una gota, un anillo se extiende por la superficie, del fondo suben burbujas, gira el agitador, brilla el bulbo del electrodo de vidrio. El aparato del rincón muestra un número, y la marca de la tira indicadora de abajo llega a la misma casilla.
Ficha de la unidad
química y laboratorio ficha 1/1 · rev. 2026-09Potencial de hidrógeno pH
Magnitud fuera del SI · magnitud: acidez de una disolución, logaritmo adimensional de la actividad de los iones hidrógeno
Una escala logarítmica que no tiene unidad
En 1909 el químico danés Søren Sørensen estudiaba en el laboratorio de la cervecera Carlsberg cómo dependen las enzimas de la acidez del mosto, y cada día anotaba concentraciones como 0,000 000 1 moles por litro. Cansado de contar ceros, propuso escribir en lugar del número solo el exponente sin el signo menos, de modo que una diezmillonésima se convirtió en un simple siete, y desde entonces la acidez se mide con un número detrás del cual no hay ninguna unidad.
Esta notación es cómoda pero traicionera: un paso de una unidad significa un cambio de diez veces, así que una disolución de pH 3 no es un tercio más ácida que una de pH 5, sino cien veces más, y dos valores de pH no se pueden sumar ni promediar. Al mezclar volúmenes iguales de disoluciones de pH 2 y pH 4 no se obtiene 3, sino 2,30, porque lo que se suma son las concentraciones, y el logaritmo se toma ya de la suma.
La hoja muestra cómo se comporta el pH en una valoración, por qué el siete es neutro solo a veinticinco grados y por qué la magnitud que mide cualquier aficionado a los acuarios todavía no se puede medir con rigor sin un acuerdo sobre qué se considera actividad de un solo ion.
Se escribe con p minúscula y H mayúscula, siempre en este orden y sin espacio: pH, no PH ni Ph, porque la minúscula designa una operación y la mayúscula un elemento químico. El número va detrás del símbolo, como con la temperatura en grados: pH 7,40, y detrás no se escribe ninguna unidad.
El pH no es la concentración de un ácido ni su fuerza: el vinagre y el ácido clorhídrico de la misma concentración dan pH 2,9 y 1,0, y un tampón puede contener mucho ácido y aun así mostrar un número casi neutro. Tampoco hay que confundirlo con el pKa, que pertenece al propio ácido y no depende de cuánto se haya vertido, mientras que el pH pertenece a la disolución.
01 · Definición
logaritmo · actividad · neutralidadEl potencial de hidrógeno, pH, es el logaritmo decimal cambiado de signo de la actividad de los iones hidrógeno en una disolución. La actividad es adimensional porque se mide respecto de una concentración estándar de un mol por litro, y por eso también el logaritmo es adimensional: el pH no se mide en ninguna unidad, solo se expresa con un número.
En las disoluciones diluidas la actividad casi coincide con la concentración, y entonces el pH puede calcularse directamente a partir de los moles por litro, mientras que en las disoluciones concentradas y en el agua de mar los iones se estorban entre sí y la diferencia entre concentración y actividad llega a décimas de unidad. El agua misma se disocia un poco en iones hidrógeno e hidróxido, el producto de sus actividades a 25 °C es 10⁻¹⁴, y se llama neutra a la disolución en la que hay la misma cantidad de unos y otros, es decir, pH 7.
El producto iónico del agua crece deprisa con la temperatura, por eso el punto neutro baja a 6,13 en la ebullición y sube a 7,47 a cero grados; una disolución de pH 7 a 50 °C ya es ligeramente básica, aunque el número sea el mismo.
Dos gotas que cambian el color del vaso
A la izquierda, de una bureta gotea valorante en un vaso con 25 mililitros de disolución; el líquido está teñido por el indicador universal según su pH del momento, y el aparato del rincón muestra el número. A la derecha crece la curva de valoración: la parte recorrida se dibuja con línea gruesa del color del indicador, el resto con un fino punteado gris; el punteado horizontal es la neutralidad pH 7, y el vertical, el punto de equivalencia, donde se ha añadido exactamente el valorante que necesita todo el ácido o toda la base.
Mezclar pH 2 y pH 4 no da tres
Un litro de disolución de pH 2 contiene una centésima de mol de iones hidrógeno, y un litro de pH 4, una diezmilésima, así que tras mezclar habrá 0,0101 moles en dos litros, es decir, 0,00505 por litro, y eso es pH 2,30. La disolución ácida determina casi por completo el resultado, la menos ácida solo aporta dilución, y por eso el pH medio de varias muestras, anotado en un informe como media simple, siempre falsea la más ácida de ellas.
02 · Conversión
concentraciones · sustancias · temperaturaDel número del aparato a los moles por litro
Introduzca el pH, la concentración de iones hidrógeno o hidróxido o el pOH, y la hoja recalculará todo lo demás, comparará la disolución con sustancias conocidas y mostrará dónde está la neutralidad a otra temperatura. En todas las pestañas la disolución es la misma; solo cambia aquello con lo que se compara.
Regla para recordar: cada unidad de pH es un cambio de diez veces en la concentración, cada 0,3 unidades, del doble.
La conversión toma la actividad igual a la concentración, lo que solo es cierto en disoluciones diluidas; en el agua de mar, la sangre y los ácidos fuertes, la corrección del coeficiente de actividad desplaza el resultado una o dos décimas. Los valores de pH de las sustancias son típicos, no normativos: en el zumo de limón, el café y la lluvia la variación de una muestra a otra llega a media unidad.
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04 · Instrumentos de medida
papel · vidrio · platino · tamponesCon qué se atrapa el ion hidrógeno
Un arcoíris en la tira
El indicador universal es una mezcla de varios colorantes, cada uno de los cuales cambia de color en su propio intervalo estrecho, de modo que juntos colorean toda la escala del rojo al violeta. La tira se sumerge en la disolución, la disolución sube por el papel y el color se compara a simple vista con la escala impresa; la precisión es de alrededor de una unidad, pero la respuesta está lista en un segundo y no requiere ningún aparato.
Vidrio que siente el ácido
Un fino bulbo de un vidrio especial se hincha en su superficie, y los iones hidrógeno se intercambian con su capa hidratada, de modo que entre la disolución interior y la exterior aparece una diferencia de potencial. A 25 °C varía 59,16 milivoltios por cada unidad de pH, y al calentar la pendiente aumenta, por lo que un pH-metro decente siempre mide también la temperatura.
El cero de toda la electroquímica
Una lámina de platino recubierta de negro de platino esponjoso se baña con hidrógeno a la presión de un bar, y sobre ella se establece un equilibrio entre el gas y los iones hidrógeno de la disolución. Este electrodo es incómodo y caprichoso, pero su potencial responde sin intermediarios a la propia fórmula de definición, y con él se certifican los tampones primarios con los que se calibran todos los electrodos de vidrio del mundo.
Tres vasos antes de cada medición
El electrodo de vidrio envejece, y su cero y su pendiente se desplazan, por eso antes de trabajar el aparato se comprueba con tampones de pH conocido, normalmente 4,01, 7,00 y 10,01 a 25 °C, y con ellos se vuelve a trazar la recta. Un aparato sin esa calibración muestra un número con dos decimales, pero el segundo decimal solo es honesto hasta que el electrodo se lleva a una disolución desconocida.
05 · Reglas de escritura
símbolo antes del número · sin unidad · con temperaturaEl número tras el símbolo, sin unidad
El símbolo pH se coloca antes del número, como el nombre de una escala, y no después como una unidad, y junto a un valor preciso se indica la temperatura a la que se obtuvo.
La primera línea de la derecha pone el símbolo detrás del número, como si el pH fuera una unidad, la segunda escribe una P mayúscula, que en química no significa nada, y la tercera atribuye al exponente moles por litro, aunque los moles solo viven en la concentración. La cuarta convierte el logaritmo en porcentaje, de modo que una bajada de 0,3 parece modesta, aunque hay la mitad de iones hidrógeno, la quinta añade unas «unidades» inexistentes, y la sexta promedia logaritmos donde habría que promediar concentraciones.
06 · Unidades vecinas
concentración · logaritmo · cantidadBajo el logaritmo del pH hay una concentración en moles por litro, el propio logaritmo lo emparenta con el decibelio, que también comprime decenas de órdenes en una escala corta, y el mol sigue siendo la única unidad del SI a través de la cual el pH se relaciona con el sistema.
Esa misma concentración de la que se toma el logaritmo, y en la que se cuenta cuánto ácido se ha vertido.
También un logaritmo adimensional, solo que de una razón de potencias y con un factor diez.
Cantidad de sustancia, a través de la cual el pH se relaciona con el Sistema Internacional de Unidades.
07 · Sección histórica
archivo · de la cervecera a la IUPACCómo los ceros se convirtieron en escala
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Cuatro peldaños que no caben en una hoja
La altura de la columna es la concentración de iones hidrógeno en escala ordinaria, no logarítmica, para pH 1, 2, 3 y 4. Cada columna es diez veces más baja que la anterior, y la cuarta ya casi no se ve; el marco las recorre por turno.
Sørensen no eligió el logaritmo por belleza, sino porque de lo contrario las magnitudes con las que trabajaba no habrían cabido en ningún papel: los siete peldaños de pH 1 a pH 7 estirarían una escala lineal diez millones de veces.
Una magnitud que no se puede medir sin un acuerdo
La definición habla de la actividad de un solo ion hidrógeno, pero la termodinámica solo sabe medir productos de actividades de iones de signo opuesto, porque una disolución siempre es eléctricamente neutra y de ella no se puede extraer un ion aislado. Por eso, en sentido estricto, ningún aparato mide el pH según su definición; solo es accesible una magnitud en la que, junto con el hidrógeno, entra el ion cloruro.
La brecha se cierra con un acuerdo: según la convención de Bates-Guggenheim, el coeficiente de actividad del ion cloruro se calcula con una fórmula sencilla de la teoría de disoluciones, y tras ello la celda de Harned, con electrodos de hidrógeno y de plata-cloruro de plata y sin unión líquida, da los valores primarios de pH de varios tampones de referencia. Todas las demás mediciones de la Tierra se apoyan en esos tampones a través de una cadena de calibraciones.
Así, en cada valor de pH, además de la propia medición, hay también un acuerdo, y dos laboratorios coinciden en centésimas de unidad no porque hayan medido la misma naturaleza, sino porque han adoptado la misma convención y se han calibrado con los mismos tampones.