Il pH indica la presenza di ioni idrogeno
Cosa significa pH? Il pH, dal punto di vista chimico, indica la concentrazione e l’attività di ioni idrogeno (H+, un acido) in una soluzione acquosa diluita. Nello specifico, minore è il pH e maggiore è la loro concentrazione, e viceversa. Allo stesso tempo il valore degli ioni H+ è inversamente proporzionale a quello degli ioni idrossido (OH-, una base). Il pH è infatti una misura dell’equilibrio acido-base di una soluzione acquosa. Il suo valore è compreso tra 0 e 14 e, nello specifico, a pH 7 la soluzione è neutra (H+ = OH-), a pH < 7 è acida (H+ > OH-) e a pH > 7 è basica o alcalina (H+ < OH-). La soluzione si definisce da debolmente a fortemente acida avvicinandosi allo 0, mentre si definisce basica quando tende a 14. Sulla base di tali premesse, ogni sostanza è classificata come acida se libera in soluzione ioni H+ con carica positiva, neutra se libera lo stesso numero di ioni H+ e OH- e alcalina se libera principalmente ioni > OH- con carica negativa. Teoricamente il pH dell’acqua distillata o pura, quindi priva di sali e altri ioni, è 7<pH<7: ovvero si tratta di una soluzione neutra. In particolare secondo una legge fondamentale della chimica, in una soluzione acquosa il numero di ioni H+ moltiplicato per quello degli OH- deve sempre rimanere costante, quindi all’aumentare dell’uno diminuisce l’altro e viceversa. Infine l’acqua per sua stessa natura deve essere elettricamente neutra, ovvero il numero degli ioni positivi deve eguagliare quelli negativi. Quindi se gli ioni H+ sono minori di quelli OH-, per arrivare alla neutralità elettrica troveremo in soluzione altri ioni carichi positivamente, ad esempio lo ione sodio (Na+), lo ione potassio (K+), o lo ione magnesio (Mg2+) e al contrario se H+ è maggiore di OH- ci saranno in soluzione ioni carichi negativamente, ad esempio lo ione cloruro (Cl-), solfato (SO42-), fluoruro (F-) e bicarbonato (HCO3-). Quindi quando l’acqua non è neutra presenta sempre diversi ioni in soluzione.
Il pH dell’acqua in natura e il pH dell’acqua potabile
L’acqua in natura presenta un pH nell’intervallo tra i valori 6,5 - 8,5. L’acqua pura ha pH neutro ma una volta che entra in contatto con l’aria reagisce con l’anidride carbonica e si acidifica leggermente. Non è possibile trovare acqua pura e quindi con pH neutro in natura: già alla sorgente si trovano disciolti composti provenienti dalle rocce o dal terreno. L’acqua in natura è infatti una soluzione acquosa diluita e a pH variabile, nel range indicato, a seconda della natura acida o alcalina delle sostanze in essa disciolte provenienti dalle rocce, dai terreni e da altri materiali con cui entra in contatto, dei gas disciolti o dell’acidità delle piogge. I vari composti presenti nell’acqua sono infatti ioni più o meno acidificanti e basificanti che una volta disciolti attivano dei processi volti a mantenere l’equilibrio elettrolitico della soluzione acquosa diluita. Nella maggior parte delle acque potabili, l’equilibrio acido-base è controllato dall’equilibrio del sistema anidride carbonica-bicarbonato-carbonato. In generale un aumento della concentrazione di anidride carbonica abbasserà il pH, mentre una sua diminuzione ne aumenterà il valore. In parole semplici, l’acqua in natura si mantiene in equilibrio a seconda delle sostanze in essa disciolte e della temperatura. Per quanto riguarda l’acqua potabile secondo il Decreto Legislativo 31/2001 i valori massimi ammissibili per il pH dell’acqua potabile sono nel range 6,5 - 9,5, con valori guida consigliati nel range 6,5 - 8,5 (DPR 236/88). Tali valori sono stati scelti sulla base delle dichiarazioni dell’Organizzazione Mondiale della Sanità, che nello specifico considera il pH dell’acqua (compreso nell’intervallo 6,5 - 8,5) un importante parametro di valutazione della qualità dell’acqua. In particolare tale range è stato scelto per trovare il giusto equilibrio tra sapore, odore e trasparenza dell’acqua, resistenza alla contaminazione da parte di alcuni microrganismi e per controllare il più possibile la presenza di alcuni metalli. Ad esempio il ferro o il rame sono solubili in acqua a pH < 7, mentre alluminio e zinco a pH > 10.Il pH dell’acqua potabile e il suo potere incrostante e corrosivo
Il pH è un parametro condizionato da diversi fattori. Abbiamo visto che dipende dalla temperatura dell’acqua e anche dalla sua concentrazione di ioni e quindi anche di sali. Un’acqua mineralizzata avrà un pH più basso di un’acqua dolce, mentre un’acqua a cui è stata aggiunta anidride carbonica avrà un pH più acido di un’acqua naturale. L’acidità e l’alcalinità infine favoriscono fenomeni di corrosione nelle tubazioni. L’acidità infatti risulta corrosiva per sua natura, mentre l’alcalinità favorisce il potere incrostante dell’acqua e in determinate condizioni anche il potere corrosivo. In particolare il pH, l’alcalinità, la temperatura e la durezza dell’acqua potabile condizionano il potere corrosivo dell’acqua quando si creano le condizioni per cui il valore del pH è vicino al suo livello di saturazione secondo la legge di Langelier.
In particolare, i primi depositi di calcare tendono a creare un film stabile e omogeneo che risulta protettivo in quanto si tratta di depositi stabili. Quando però si alterano alcune condizioni come la temperatura, la concentrazione di carbonati di magnesio e calcio (valori indicati come durezza dell’acqua potabile) e/o l’alcalinità è più facile che si sviluppino delle incrostazioni.
Gruppo CAP monitora costantemente il pH assieme a molti altri parametri per garantire la qualità dell’acqua potabile, oltre al corretto funzionamento degli impianti e delle reti, individuare alterazioni nella composizione e qualità dell’acqua e quindi isolare eventuali criticità. Un sistema di controllo complesso ma doveroso per mantenere le reti efficienti.
Il pH che oscilla tra 6,5 - 8,5 rappresenta il pH ottimale per prevenire anche i fenomeni di corrosione, possibili in caso di saturazione dell’acqua. Per mantenere costantemente il valore entro i limiti si utilizzano come tampone i bicarbonati. I bicarbonati infatti hanno un effetto stabilizzante sul pH dell’acqua perché insieme ai carbonati e all’anidride carbonica, che forma l’acido carbonico, sono in equilibrio tra loro indipendentemente dal pH dell’acqua.
La temperatura favorisce la formazione delle incrostazioni e in determinate condizioni si possono attivare fenomeni di corrosione. Infatti, un elevato contenuto di bicarbonati può causare la formazione di depositi incrostanti quando l’acqua potabile viene scaldata. Un’indicazione utile per mantenere “in salute” gli impianti di riscaldamento e gli elettrodomestici come la lavatrice, può essere quella di utilizzare prodotti specifici anticalcare o addolcitori, da collegare esclusivamente agli apparecchi e non ai sanitari e all’acqua da bere.
Il pH dell’acqua potabile e la salute dell’uomo
Il pH dell’acqua potabile compreso all’interno dell’intervallo indicato dall’Organizzazione Mondiale della Sanità non incide sulla salute dell’uomo ma rappresenta un parametro di controllo della qualità dell’acqua e dell’efficienza del sistema idrico. I valori consigliati rappresentano un livello di pH in cui sapore, odore e aspetto dell’acqua sono ottimali per il consumo. Inoltre il range è vicino al pH del nostro sangue e del nostro organismo (pH=7,4). Valori di pH troppo acidi risulterebbero irritanti mentre al di sotto di 1,5 - 2 possono causare danni irreversibili all’epitelio.
Il contatto con un’acqua con valori molto bassi o molto alti di pH può causare irritazioni agli occhi, alla pelle e delle mucose. Basti pensare a quando si ingerisce succo di limone o bibite zuccherate con pH 2,5, oppure a quando si assumono birra o altri alcolici che generalmente hanno un pH intorno al 3. Sul fronte opposto sono noti gli effetti ustionanti della soda caustica, con valore di pH 14.
In ogni caso, tutti i cibi presenti in natura sono caratterizzati da una specifica alcalinità, neutralità o acidità a seconda della loro composizione. Il nostro organismo è naturalmente in grado di resistere alle alterazioni del pH derivanti dai cibi ingeriti, attraverso un meccanismo di equilibrio acido-base in cui si attivano automaticamente dei sistemi tampone fisiologici e reazioni specifiche a livello polmonare e renale.
Le funzioni tampone di polmoni e reni sono finalizzate a mantenere il pH del sangue e dell’organismo a 7,4. Tale sistema tampone si attiva a minime variazioni di pH (ad esempio già a pH 7,3 o 7,5) perché l’organismo umano è una “macchina” molto sensibile e precisa in cui l’omeostasi, cioè il mantenimento di un equilibrio costante, è vitale.
Ha senso allora bere acqua alcalina?
Conoscere questo meccanismo è utile per capire come le tanto discusse proprietà benefiche dell’acqua alcalina non hanno in realtà alcun fondamento scientifico, anche perché qualsiasi bevanda o cibo ingerito passano prima dallo stomaco, l’unico ambiente del nostro organismo che ha un pH molto acido (pH 1-2) che neutralizza quindi l’alcalinità dell'acqua come con qualsiasi alimento. Non ci sono ad oggi studi scientifici di valore che confermino le proprietà “miracolose” dell’acqua alcalina. Al limite, solo le acque bicarbonate con pH più elevato di altre possono essere considerate terapeutiche e consigliate a persone con problemi digestivi ma esclusivamente dietro stretto consiglio e controllo medico.Abbiamo spiegato il significato del pH nell’acqua potabile, evidenziando in particolare il suo valore nel controllo della qualità dell’acqua e rientra in un complesso sistema chimico-fisico di equilibrio delle varie caratteristiche dell’acqua, importante per la nostra salute. Il gestore del servizio idrico monitora ogni giorno anche il pH dell’acqua potabile per assicurare una “soluzione acquosa” dalla composizione chimica ottimale.
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