Destreza / Competencia:
CN.Q.5.3.4. Analizar y deducir a partir de la comprensión del significado de la acidez, la forma de su determinación y su importancia en diferentes ámbitos de la vida, como la aplicación de los antiácidos y el balance del pH estomacal, en la industria y en la agricultura, con ayuda de las TIC.
CN.Q.5.3.5. Deducir y comunicar la importancia del pH a través de la medición de este parámetro en varias soluciones de uso diario.
¿En qué áreas de la vida se puede aplicar este contenido?
permiten identificar si una sustancia es ácida, básica o neutra, y comprender cómo esa propiedad afecta la salud, el ambiente, los alimentos y los productos de uso diario.
- Vida cotidiana: te ayuda a entender productos como jabones, shampoo, vinagre, jugo de limón, antiácidos, cloro, limpiadores y alimentos fermentados.
- Desarrollo personal: te permite tomar decisiones más seguras al reconocer sustancias ácidas o básicas y evitar mezclas peligrosas.
- Contexto social / académico: te ayuda a analizar calidad del agua, lluvia ácida, pH del suelo, procesos biológicos, laboratorio y control de alimentos.
Actividades de aprendizaje:
Anticipación
“¿Ácido, básico o neutro?”
Lleva a la clase, proyecta imágenes o escribe en la pizarra: limón, agua, jabón, vinagre, antiácido y cloro.
Pregunta:
- ¿Cuáles creen que son ácidos?
- ¿Cuáles creen que son básicos?
- ¿Cuál podría ser neutro?
- ¿Cómo podríamos comprobarlo científicamente?
Cierra explicando que el pH permite medir el nivel de acidez o basicidad de una solución.
Construcción: tiempo
Introducción
El pH es una medida que permite conocer si una solución es ácida, básica o neutra. Es un concepto muy importante en química, biología, medicina, ambiente e industria, porque muchas reacciones y procesos dependen del nivel de acidez o basicidad del medio.
Por ejemplo, el pH influye en la calidad del agua, la conservación de alimentos, el funcionamiento de enzimas, la salud del suelo, la lluvia ácida y el control de productos químicos.
- ¿Qué es el pH?
El pH significa “potencial de hidrógeno” y expresa la concentración de iones hidrógeno (H⁺) o iones hidronio (H₃O⁺) presentes en una solución acuosa.
En términos sencillos:
- si una solución tiene muchos iones H⁺, será más ácida;
- si tiene pocos iones H⁺, será más básica o alcalina.
El concepto de pH fue introducido por el químico danés Søren P. L. Sørensen en 1909, y se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno.
Fórmula:
pH = −log[H⁺]
Donde:
[H⁺] = concentración molar de iones hidrógeno.
- Escala de pH
La escala de pH generalmente va de 0 a 14:
- pH menor que 7 → solución ácida
- pH igual a 7 → solución neutra
- pH mayor que 7 → solución básica o alcalina
Ejemplos:
- jugo de limón: pH aproximado 2
- agua destilada: pH 7
- amoníaco: pH aproximado 11–12
La escala de pH es inversa: mientras mayor es la concentración de H⁺, menor es el pH; mientras menor es la concentración de H⁺, mayor es el pH.
- Relación entre pH, acidez y basicidad
Una solución ácida tiene alta concentración de H⁺.
Ejemplos:
- jugo de limón
- vinagre
- ácido clorhídrico
Una solución básica tiene baja concentración de H⁺ y mayor presencia de iones hidróxido (OH⁻).
Ejemplos:
- jabón
- amoníaco
- hidróxido de sodio
Una solución neutra tiene equilibrio entre H⁺ y OH⁻.
Ejemplo:
- agua pura o destilada
- pH y pOH
Además del pH, también se puede usar el pOH, que mide la concentración de iones hidróxido (OH⁻).
Fórmulas:
pH = −log[H⁺]
pOH = −log[OH⁻]
En soluciones acuosas a 25 °C:
pH + pOH = 14
Ejemplo:
Si una solución tiene pH = 3:
pOH = 14 − 3
pOH = 11
Vamos a observar la siguiente imagen en donde tenemos ejemplos de diferentes sustancias y sus respectivos valores de pH:
- ¿Por qué la escala de pH es logarítmica?
La escala de pH es logarítmica. Esto significa que cada unidad de pH representa una diferencia de 10 veces en la concentración de iones H⁺.
Ejemplo:
Una solución con pH 3 es 10 veces más ácida que una solución con pH 4.
Una solución con pH 2 es 100 veces más ácida que una solución con pH 4.
Esto ocurre porque:
pH 3 → 10⁻³ mol/L de H⁺
pH 4 → 10⁻⁴ mol/L de H⁺
- Indicadores de pH
Los indicadores de pH son sustancias que cambian de color según el nivel de acidez o basicidad de una solución.
Ejemplos:
- papel tornasol: rojo en medio ácido y azul en medio básico;
- papel indicador universal: muestra diferentes colores según el pH;
- fenolftaleína: incolora en medio ácido y rosada en medio básico;
- azul de bromotimol: amarillo en ácido, verde en neutro y azul en básico.
Los indicadores son útiles para obtener una estimación rápida del pH, aunque no siempre dan una medida exacta.
- pH-metro
El pH-metro es un instrumento que permite medir el pH con mayor precisión.
Funciona midiendo una diferencia de potencial eléctrico relacionada con la concentración de iones hidrógeno en la solución.
Se utiliza en:
- laboratorios químicos,
- análisis de agua,
- industria alimentaria,
- control ambiental,
- medicina,
- investigación científica.
- Soluciones buffer o tampón
Una solución buffer o tampón es una mezcla que resiste cambios bruscos de pH cuando se agregan pequeñas cantidades de ácido o base.
Generalmente está formada por:
- un ácido débil y su base conjugada,
- o una base débil y su ácido conjugado.
Importancia:
- mantienen estable el pH de la sangre,
- ayudan en procesos biológicos,
- se usan en experimentos,
- permiten controlar condiciones en industrias y laboratorios.
- Importancia del pH en la vida diaria
El pH se aplica en muchos contextos:
a) Salud
El pH de la sangre debe mantenerse en un rango estable para que el cuerpo funcione correctamente. También se analiza el pH de la orina o saliva en ciertos controles médicos.
b) Alimentos
El pH influye en la conservación, fermentación, sabor y seguridad de alimentos y bebidas.
c) Ambiente
El pH del agua y del suelo afecta la vida de plantas, animales y microorganismos. También permite estudiar fenómenos como la lluvia ácida.
d) Industria
El control del pH es importante en la fabricación de medicamentos, cosméticos, productos de limpieza, bebidas, alimentos y materiales.
e) Laboratorio
El pH permite controlar reacciones químicas, preparar soluciones y verificar condiciones experimentales.
- Ideas clave
- El pH mide la acidez o basicidad de una solución.
- Un pH menor que 7 indica acidez.
- Un pH igual a 7 indica neutralidad.
- Un pH mayor que 7 indica basicidad.
- La escala de pH es logarítmica.
- Los indicadores permiten estimar el pH.
- El pH-metro permite medirlo con mayor precisión.
- Las soluciones buffer mantienen estable el pH.
- El pH es importante en salud, ambiente, alimentos, industria y laboratorio.
Mini resumen
El pH permite determinar si una solución es ácida, básica o neutra según la concentración de iones H⁺. Su escala va generalmente de 0 a 14 y es logarítmica. Se puede medir mediante indicadores o pH-metro, y su control es fundamental en procesos químicos, biológicos, ambientales e industriales.
Simulación:
Trabajamos en el siguiente simulador para apreciar cómo se da la variación de Ph:
https://phet.colorado.edu/sims/html/ph-scale-basics/latest/ph-scale-basics_all.html?locale=es_PE
Consolidación:
AIC: Resuelve los siguientes enunciados:
A. Clasifica según el Ph
Indica si la sustancia es ácida, básica o neutra.
- Solución con Ph = 2
- Solución con Ph = 7
- Solución con Ph = 11
- Solución con Ph = 5
- Solución con Ph = 13
B. Responde brevemente
- ¿Qué mide el Ph?
- ¿Qué significa que una solución tenga Ph menor que 7?
- ¿Qué significa que una solución tenga Ph mayor que 7?
- ¿Por qué la escala de Ph se considera logarítmica?
- ¿Qué diferencia hay entre un indicador de Ph y un Ph-metro?
C. Calcula el Poh
Usa la fórmula:
Ph + Poh = 14
- Si Ph = 3, Poh = ___
- Si Ph = 9, Poh = ___
- Si Ph = 7, Poh = ___
- Si Ph = 12, Poh = ___
- Si Ph = 4, Poh = ___
D. Relaciona
Une cada concepto con su descripción.
- Ph
- Poh
- Indicador
- Ph-metro
- Buffer
a) Instrumento que mide el Ph con mayor precisión.
b) Solución que resiste cambios bruscos de Ph.
c) Medida de concentración de iones H⁺.
d) Sustancia que cambia de color según el Ph.
e) Medida de concentración de iones OH⁻.
E. Aplicación
Responde:
- ¿Por qué es importante controlar el Ph del agua?
- ¿Por qué el Ph es importante en alimentos?
- ¿Por qué el cuerpo necesita mantener estable el Ph de la sangre?
Sugerencia Rúbrica
RÚBRICA: Banco de ejercicios
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1AWYMzSl6BPYz6TqUBBPIPP3pYw_eSEPDg9uTExkgh7s/edit?gid=0#gid=0
NEE – Agregar el tipo de adaptaciones curriculares
Principio II: Pautas 6.1 – 6.3 – 6.4
Principio III: Pautas 7.1 – 8.1 – 9.1
ALUMNO 1: Constante monitoreo. Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 2: Constante monitoreo, Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 3: Constante monitoreo. Corroborar que el contenido entregado en clase haya sido comprendido por la estudiante mediante retroalimentación.