Ricordo di aver imparato abbastanza presto a scuola gli acidi e le basi (o acidi e alcali). Gli acidi erano sostanze acide come il succo di limone, mentre gli alcali erano sostanze saponose, come l’acqua calcarea o la soda caustica. Abbiamo anche imparato la scala del pH che misura l’acidità o l’alcalinità di una sostanza. La scala del pH va da 1 a 14, con pH 7 che è completamente neutro, cioè l’acqua. Tutto ciò che ha un pH molto basso è acido, mentre le sostanze con un pH alto sono alcaline.

Solo più tardi ho scoperto il significato della scala del pH, e quando l’ho scoperto, mi ha completamente sconvolto. Avevo sempre dato per scontato che significasse due parole o che avesse il nome di qualcuno. A volte mi sono chiesto perché fosse scritto così (p piccola, H maiuscola), ma mai abbastanza da chiedermi seriamente cosa significasse.

Per cominciare, quella H non è una H. La ragione per cui è maiuscola è perché è il simbolo dell’idrogeno.

Anche la p non è una p, è una lettera usata come abbreviazione per un’operazione matematica. Per essere precisi, l’operazione “-log10”. Quello che avevo supposto essere le lettere pH era in realtà una formula scientifica, -log10 della concentrazione di ioni idrogeno:

pH = – log10

Con questo in mente, la scala pH aveva molto più senso come misura di acidità. Gli acidi hanno alcune definizioni diverse, ma in generale sono sostanze che possono generare ioni idrogeno quando sono in soluzione. Il pH è un modo di mostrare quanti ioni idrogeno rilasciano senza dover contare tutti gli ioni. Il pH inoltre non ha unità, il che è molto utile per le persone come me che trovano le unità confuse.

Per essere acida, una sostanza deve contenere idrogeno, in una forma che può essere rilasciato in acqua. Sostanze come il CH4 (metano) non sono acide perché tutti e quattro gli idrogeni sono legati molto strettamente al carbonio e non vanno da nessuna parte. Il CH4 ha un pH neutro, circa 7. D’altra parte, sostanze come l’acido cloridrico, HCl, sono tenute insieme da legami ionici polari e quando sono messe in acqua l’idrogeno si stacca per formare ioni idrogeno, rendendo il liquido acido. HCl ha quindi un pH molto basso ed è un acido molto forte.

Gli acidi deboli, con pH 5 o 6 sono leggermente più complessi. Questi si formano quando un composto può rilasciare ioni idrogeno, ma solo molto debolmente. Gli esempi sono spesso composti organici, che pur avendo molti idrogeni nella loro struttura chimica, molto pochi di questi possono staccarsi in soluzione. L’acido acetico (HC2H3O2) è un acido debole, poiché solo l’idrogeno nella parte anteriore dell’equazione può dissociarsi, e non è enormemente favorevole dal punto di vista energetico a farlo.

La scala del pH, con una lista di sostanze ad ogni pH. Acidi in alto, basi in basso. Image credit below.

Mi piace il fatto che “pH” abbia un vero significato chimico e matematico, piuttosto che essere solo un insieme casuale di lettere. Anche se la matematica dell’acidità può diventare un po’ complessa più si va avanti nella chimica, il -log10 è ancora la definizione principale sia dell’acidità che dell’alcalinità.

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