¿Qué es el pH? ¿Y por qué importa?

La semana pasada filmamos el video del próximo curso en línea de Craft Beer & Brewing sobre cervezas agridulces. Mientras discutíamos algunos de los aspectos más técnicos del material, me di cuenta de que a menudo usamos el término «pH» con desenfreno, pero rara vez nos detenemos a pensar realmente qué es. Si, como yo, ha pasado algún tiempo desde su última clase de química, aquí hay una forma simplificada de entender el pH y, lo que es más importante, por qué es importante en la cervecería.

Casi todo el mundo sabe que la fórmula química del agua es H2O. [Ed note: Apologies to the precise among you; the system doesn’t do subscripts.] Esto simplemente significa que cada molécula de agua consta de dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. La razón por la que dos átomos de hidrógeno se emparejan con un átomo de oxígeno tiene que ver con la disposición con la que cada uno está dispuesto a (1) desprenderse de sus propios electrones o (2) robar electrones de otros átomos. Un átomo de hidrógeno solo tiene un electrón solitario, que está más que dispuesto a descargar, de la misma manera que uno tira la maleta en la habitación del hotel antes de dirigirse al bar del vestíbulo para tomar una cerveza bien merecida.

El oxígeno, sin embargo, es un pequeño idiota codicioso. De hecho, es el doble de codicioso que generoso el hidrógeno, lo que significa que el oxígeno no se satisface con un solo electrón: quiere dos. Y así, una especie de atómica ménage a trois tiene lugar, en el que dos hidrógenos se mezclan con un oxígeno, dándonos así agua.

Pero, por desgracia, el oxígeno no siempre se contenta con comprometerse con solo dos hidrógenos y, a veces, busca la compañía de un tercer átomo de hidrógeno. Y lo hace de la manera más cruda posible. Simplemente camina y le roba una molécula de agua a otra. Como dije, el oxígeno es un idiota (sin mencionar que también puede arruinar tu cerveza).

El resultado final es que en lugar de solo H2O, también tenemos algo de HO (o, de manera equivalente, OH) y algo de H30 mezclados allí. Escrito en el lenguaje de los químicos, esto se expresa como

2H2O ⇌OH⁻ + H3O⁺

que simplemente dice que por cada dos moléculas de agua, hay alguna infidelidad de vez en cuando. OH⁻ y H3O⁺ son iones que reciben los nombres especiales hidróxido y hidronio, respectivamente. El signo menos y el signo más en superíndice significan que estos iones no están satisfechos en sus relaciones y están preparados para invitar o expulsar del arreglo un átomo de hidrógeno, respectivamente.

La cuestión es que no es solo el agua la que exhibe este comportamiento. Otras sustancias también hacen este tipo de cosas, pero casi siempre implican los mismos tipos de dinámicas de relaciones interatómicas. Los científicos han ideado una forma de describir la probabilidad de que una sustancia en particular lo haga, que se llama equilibrio constante. Es una medida de cuántos iones de hidróxido e hidronio se crean y destruyen cuando una solución está en equilibrio. Y, si mide esta tendencia para el agua pura, encontrará que los números de iones de hidróxido e hidronio son exactamente iguales y representan 0.0000001, o 0.00001% de la solución. El 99,99999% restante es solo el H2O que conocemos y amamos.

Una sustancia que es rica en iones de hidróxido se llama base, y una sustancia que es rica en iones hidronio se llama ácido. ¿Cuánto es «rico»? Bueno, se define en relación con el agua corriente. Si hay una concentración de hidróxido más alta que la que hay en el agua, entonces decimos que es básica. Si hay una concentración de hidronio más alta que la que hay en el agua pura, entonces decimos que la sustancia es ácida. El agua pura en sí es neutral.

Es difícil trabajar con números que tienen tantos ceros (los químicos son tan perezosos como el resto de nosotros), así que en lugar de mirar los números en sí mismos, usan una escala logarítmica, que solo te dice qué tan a la izquierda o a la derecha. del punto decimal el número es:

  • El logaritmo de 100.0 es 2.
  • El logaritmo de 10.0 es 1.
  • El logaritmo de 1.0 es 0.
  • El logaritmo de 0.1 es -1.
  • El logaritmo de 0.01 es -2.
  • Y así…

Entonces, finalmente llegamos a la definición de pH. El pH no es más que el logaritmo de la concentración de iones hidronio, o en símbolos:

pH = – logaritmo [H30⁺]

Por lo tanto,

  • Un pH de 1 significa que el ion hidronio representa el 10 % (0,1) de la solución porque –log [0.1] = 1.
  • Un pH de 7 significa que el ion hidronio representa el 0,00001 % (0,0000001) de la solución porque –log [0.0000001] = 7.
  • Un pH de 14 significa que el ion hidronio representa el 0,000000000001 % (0,000000000000001) de la solución, porque – log [0.00000000000001] = 14.

Da la casualidad de que la escala de pH se define del 1 al 14. Una sustancia con un pH entre 1 y 7 es ácida. Si el pH está entre 7 y 14, es básico. Y si es exactamente 7, es neutral.

Entonces, ¿qué tiene que ver todo esto con la cerveza?

Bueno, hay muchas cosas, pero una de las preocupaciones más importantes son las enzimas de las que dependemos para convertir nuestros almidones de malta en azúcares durante el macerado. Estas enzimas prefieren trabajar dentro de un rango relativamente estrecho de valores de pH. Las dos enzimas más importantes para la conversión del almidón, la alfa amilasa y la beta amilasa, funcionan mejor en el rango de pH de aproximadamente 5,2 a 5,5 (que, en términos de números absolutos, significa que el ion hidronio representa aproximadamente del 0,00032 % al 0,00063 % del líquido de maceración) .

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Pero el pH también afecta la forma en que percibimos el sabor final de la cerveza. Los valores bajos de pH en el producto terminado tienden a asociarse con características como la nitidez, la sequedad y el amargor, mientras que los valores finales de pH más altos pueden dar lugar a sabores que algunos describen como jabonosos o metálicos. Si se inscribe en nuestro curso sobre cervezas agrias rápidas (búsquelo en learn.beerandbrewing.com a principios de octubre), aprenderá que el pH no es la historia completa cuando se trata de su paladar. Pero entenderlo es un primer paso importante para evaluar todas las partes del proceso de elaboración, desde el macerado hasta la fermentación, hasta el perfil sensorial final que degustas en la copa.

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