Primero, el pH no es una propiedad de un ácido en sí, el pH es una propiedad de una solución que contiene un ácido (o una base).
Por ejemplo, supongamos que prepara una solución con 0.01 mol de HCl en 1 L de agua. Usted acaba de crear una solución que consiste principalmente en agua (el solvente) pero que también contiene una pequeña cantidad de protones y una pequeña cantidad de aniones cloruro. Y debido a los protones en la solución, el pH de la solución es de aproximadamente 2. Por cierto, es posible que conozca el HCl como un ácido “fuerte”. Pero el jugo de limón recién exprimido también tiene un pH de aproximadamente 2. Entonces, si mezcla 0.01 mol de HCl en 1 L de agua, ¡no será más peligroso que el jugo de limón! Le dolería tenerlo en los ojos o en un corte. Pero no te disolverá a nada, ni nada por el estilo.
Ahora quiero que imagines que tomas tu 1 L de solución y agregas 9 L de agua sin agregar más ácido, por lo que la solución de 1 L se convierte en una solución de 10 L. Bueno, acabas de diluir el ácido en 10x. Presta mucha atención: no has cambiado el ácido en absoluto, pero has cambiado la solución. Podría decir: “La solución ácida está menos concentrada”, o podría decir: “La solución ácida ahora tiene más agua”, pero también debe decir: “El ácido en sí no ha cambiado de ninguna manera. Todavía tengo 0.01 mol de HCl ”. Y la forma en que medimos el cambio a la solución es midiendo el pH. Específicamente, dado que la solución ácida es 10 veces más diluida, el pH pasa de 2 en la concentración alta a 3 en la concentración diluida.
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Entonces, si el ácido no ha cambiado en absoluto, pero el pH ha cambiado, ¡entonces el pH no debe ser una propiedad del ácido mismo! Piense en un momento en que dije que el jugo de limón recién exprimido también tiene un pH = 2. El ácido en el jugo de limón es ácido cítrico, muy diferente del HCl. Sin embargo, una solución de 0.01 mol de HCl en 1 L de agua tiene el mismo pH que una solución de jugo de limón recién exprimido. Ácidos muy diferentes, pero con el mismo pH de solución. Y lo que podemos concluir es que la solución de jugo de limón TAMBIÉN debe tener 0.01 mol de protones por litro de jugo de limón. O piense en esto: el jugo de naranja también es ácido debido al ácido cítrico, como el jugo de limón. Pero el jugo de naranja tiene un pH de aproximadamente 3, más como nuestra solución diluida de HCl 10x. El punto que realmente quiero conducir a casa con estos ejemplos es que el pH es una propiedad de la solución, no una propiedad del ácido en sí.
Entonces, su pregunta original era “¿Por qué no se puede hacer un ácido con un pH de infinito?” Y la respuesta más literal es: “El pH es una propiedad de las soluciones ácidas, no de los ácidos mismos. Los ácidos no tienen pH “.
Pero esa respuesta es una mierda, ¿verdad? Porque creo que la pregunta que quería hacer era: “Sonce pH es una propiedad de las soluciones ácidas, ¿por qué no se puede hacer una solución ácida con un pH de infinito?” ¡La respuesta a ESA pregunta es muy interesante!
Lo que significa infinito (o menos infinito) para un matemático es, más o menos, “este concepto funciona para todos los números posibles, sin importar cuán grande o pequeño”. Por ejemplo, el conteo funciona para todos los números posibles, grandes o pequeños. Es posible que usted y yo no podamos contar literalmente hasta menos infinito. Pero podemos demostrar que el conteo funciona para todos los números grandes y pequeños como este: usted dice el número negativo más grande que se le ocurra. Y luego digo: “Ese número menos uno”. Luego dices: “El número que acabas de mencionar … menos uno”. Y seguimos yendo y viniendo. Pase lo que pase, siempre habrá otro número. Entonces, un matemático diría que contar siempre funciona, desde menos infinito hasta más infinito. Contar nunca se “rompe”. Nunca deja de funcionar. Siempre está definido.
Apliquemos esa idea a la noción de soluciones ácidas. Queremos hacer una solución ácida con pH = menos infinito. Bueno, para contar, eso no significaba literalmente contar hasta menos infinito, significaba probar que PODEMOS contar hasta menos infinito. Significaba probar que no importa qué tan grande sea un número negativo con el que comenzamos, siempre habrá otro número más negativo. Entonces, para el pH de la solución, en realidad no necesitamos hacer una solución con menos pH infinito, solo tenemos que demostrar que no importa cuán negativo sea el pH, siempre podríamos hacerlo un poco más negativo. O, en términos menos matemáticos, no importa cuán ácida sea la solución, siempre podríamos hacerla un poco más ácida. O, más literalmente, no importa cuántos protones hayamos disuelto en solución, siempre podríamos disolver algunos más. Y ESO es de donde proviene nuestra respuesta final: para que una solución sea infinitamente ácida, necesitamos poder disolver siempre unos cuantos protones más en la solución. Y en el mundo real, incluso llegar a un punto de ruptura. En el mundo real, hay una concentración máxima de protones que no se puede exceder. ¡Hay un punto en el que simplemente no se disolverán más protones! Entonces, a diferencia de contar donde podemos “contar hasta el infinito” porque siempre hay otro número, no podemos hacer una solución que sea ““ infinitamente ácida ”porque en el mundo real, en cierto punto, ¡el ácido simplemente deja de disolverse en agua! por qué no podemos tener una solución con pH = infinito.
