Entendendo pH

A água é realmente um composto interessante. Em maio '98 eu participei de um Congresso de Física, e uma das palestras mais disputadas foi a de um pesquisador convidado que apresentou suas mais recentes descobertas sobre...água! Por mais estranho que pareça, apesar de ser uma das mais bem conhecidas substâncias do mundo, ainda hoje é amplamente estudada por cientistas, e ainda existem muitas propriedades novas sendo descobertas. De qualquer forma, uma das suas propriedades mais bem conhecidas, porém muito interessante, é a capacidade da água de dissolver-se em si mesma.
O que?!?!? É isso mesmo...assim como quando você adiciona sal de cozinha comum (NaCl) à água pura, que rapidamente quebra a ligação Na-Cl e o dissolve em Na+ e Cl- (chamados íons), quando você "acrescenta água pura" (H2O) à água pura, parte dela dissolve em H+ e OH-. A principal diferença é que, enquanto com o sal podemos acrescentar várias colheres em um copo d'água e virtualmente todo ele se dissolve, somente uma quantidade muito pequena de água pura se dissolve em água pura.
Mas quanto? Bem, à temperatura ambiente, cerca de 1 molécula em cada 10 milhões (107) está dissolvida. Isto significa que, em uma típica piscina cheia de água pura, somente algumas colheres de chá de água estariam dissolvidas. Agora, aquele número 7 aí cima, perto do 10, parece familiar, não? É porque ele é exatamente o número usado para definir "pH neutro". Note que, como cada molécula dissolvida de H2O resulta em 1 íon H+ e 1 íon OH-, estes dois íons estão em quantidades iguais na água pura. O termo "neutro" aqui quer dizer exatamente isso: quantidades iguais de íons H+ e OH-. Como foi mencionado acima, à temperatura ambiente tem cerca de 1 de cada para 107 moléculas de água, e portanto nós dizemos que a água neutra tem pH=7.
E a água não neutra? Se, por qualquer razão, a quantidade relativa de íons H+ e OH- ions mudar, então a água começa a afastar da neutralidade. Se a quantidade de íons H+ aumenta, a água se torna ácida, se a quantidade de íons OH- aumenta, a água se torna alcalina. Por exemplo, suponha que a quantidade de H+ fica 10 vezes maior do que na água pura. Então haverá cerca de 1 íon H+para cada 1 milhão de moléculas de água (106) e portanto esta água terá pH=6. Note que a queda de 1 ponto no pH representa o aumento de 10 vezes na quantidade de íons H+ (em matemática isso é conhecido como escala logarítmica). Como a quantidade de H+ nunca cai abaixo de 1 em 107 (à temperatura ambiente), o valor do pH para água ácida fica sempre entre 0 e 7. O valor pH=0 significa que tem 1 íon H+ para cada molécula de água (1=100).
A mesma idéia é usada para representar aumentos em íons OH-. Há uma outra escala usada para este íon, chamada pOH, que funciona da mesma maneira: se a quantidade de OH- ficar 10 vezes maior do que na água pura, então a nova água terá pOH=6. Pelas mesmas razões explicadas acima, os valores de pOH vão sempre ficar entre 0 e 7.
Mas usar duas escalas complica as coisas desnecessariamente, então é mais comum juntá-las em uma única escala - pH. Agora, em vez de ir somente de 0 a 7, ela vai de 0 a 14. A primeira metade (0 a 7, ou mais corretamente 7 a 0) representa aumentos em H+ (água ácida). A segunda metade (7 a 14) representa aumentos em OH- (água alcalina). Então, se você pegar água pura e aumentar a quantidade de OH- 10 vezes, o pH vai aumentar de 7 para 8.
Ótimo, agora que sabemos como funciona o pH, como podemos aplicar este conhecimento no nosso hobby? Aqui está apenas um exemplo:

Acidificante Caseiro Calibrado

Suponha que você consiga um pouco de solução de 10% de Ácido Clorídrico (HCl). Assumindo que todo o ácido está dissolvido em H+ e Cl-, então existe 1 íon H+ para cada 10 moléculas de água (101) e portanto esta solução tem pH=1. Se você pegar 1 ml desta solução (10-3 litros) e dissolver em 1 litro de água pura, então a quantidade relativa de H+ diminui 1000 vezes, e o pH vai aumentar em 3 pontos, tornando-se pH=4. Se, em vez disso, você dissolver aquele 1 ml da solução 10% em 100 litros, o pH vai aumentar em 5 pontos, tornando-se pH=6. Aha! Agora estamos entrando na faixa de interesse do aquarismo (a grande maioria das espécies de água doce vivem em águas com pH entre 6 e 8).
O raciocínio acima nos permite chegar à seguinte regra simples: adicionar 1 ml de uma solução de 10% HCl, a um aquário de 100 litros, vai contribuir uma quantidade de íons H+ equivalente a 10x a da água pura. Então, se o pH inicial do aquário está em 7, vai baixar para 6. Se está em 8, vai baixar para 7.
Se você pegou o jeito desse cálculo, pode facilmente adaptá-lo para o tamanho do seu aquário ou para a mudança desejada de pH. Mas tenha em mente que escalas logarítmicas não se comportam tão intuitivamente como escalas lineares, onde dobrar a quantidade de um fator implica simplesmente em dobrar a quantidade de outro. Para o pH, funciona assim:



Aqui está um exemplo de como você pode usar o cálculo acima e a tabela: se o seu aquário tem 300 litros (em vez de 100), então dissolvendo os mesmos 1 ml daquela solução 10% nele vai resultar em uma quantidade relativa de H+ somente 5x maior do que a da água pura (em vez de 10x). De acordo com a tabela, no seu aquário isso abaixaria o pH de 7 para 6,3.
Mais um exemplo: suponha que o seu aquário tem mesmo 100 litros e pH=7, mas você só quer baixá-lo em 0,3 pontos (para 6,7). De acordo com a tabela, você só deve acrescentar o suficiente da solução 10% para acabar com uma quantidade H+ 2x maior que a da água pura. Então, em vez de 1 ml, acrescente só 0,2 ml.
Legal, não? No entanto, é importante terminar este artigo dizendo que, embora as idéias acima devem funcionar e abaixar o pH como esperado, se ele fica ou não neste novo nível vai depender de outra importante propriedade da água do aquário, chamada tamponamento ou alcalinidade, que é a capacidade da água de resistir a mudanças de pH. Mas isto será assunto para outro artigo



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