¿En qué se parece una hortensia a una piscina?

Empieza el calor y la época de piscinas, el único momento del año en el que un concepto químico ignorado aparece en nuestro vocabulario: el pH. Para los que deben cuidar de la piscina, este término se vuelve poco menos que una obsesión. Siempre procuran mantener el pH al nivel correcto, para que el agua de la piscina permanezca desinfectada y no nos pique los ojos al meternos en ella.

Pero el valor del pH no se limita al agua de piscina. Nuestra propia piel tiene un pH, los alimentos que comemos también, e incluso el suelo que pisamos. Pero en este último caso sucede algo interesante. Si queremos medir el pH del suelo existe un método sencillo y muy sorprendente: plantar una hortensia o fijarse en una.

Y es que aunque podemos encontrar hortensias de diferentes colores en la floristería, todas tienen el mismo pigmento en sus pétalos. La diferencia es que este puede adoptar diferentes colores según el pH y los aditivos del suelo donde están plantadas. Conocedores de este secreto, los jardineros modifican la tierra para forzar el cambio de color, usando estrategias parecidas a las que utilizan los que tienen piscina. Hablemos de sus secretos.

Pero… ¿qué es el pH?

Primero, debemos hablar sobre qué es realmente el pH. Este valor se usa en química para indicar la acidez o basicidad de una disolución, y tiene que ver con la naturaleza del agua. Recordemos que una molécula de agua, como indica su famosa fórmula H20, está formada por dos átomos de hidrogeno y un átomo de oxígeno.

En un vaso de agua a temperatura ambiente tenemos una enorme cantidad de moléculas de agua que se mantienen cercanas entre sí, formando el líquido transparente que estamos acostumbrados a ver. Pero no es solo que se mantengan cerca, sino que estas moléculas pueden interaccionar, robándose entre ellas el núcleo de uno de los hidrógenos, también llamado protón.

De este modo, siempre tendremos tres moléculas diferentes en el agua líquida: moléculas de agua pura de H20, iones hidronio con un protón de más (y con formula H3O+), e iones hidroxilo, con un protón menos (y formula OH-).

Cuando el agua es pura, la proporción de ambos iones siempre es la misma, porque de ahí no va a aparecer ningún protón nuevo, solo se lo pasan entre moléculas. Pero al añadir diferentes compuestos químicos al agua, estos pueden interferir y robar o ceder protones a las moléculas de agua, rompiendo este equilibrio.

Pues bien, el valor del pH refleja ese equilibrio de iones. Si tenemos un pH ácido, entonces tendremos muchos iones hidronio sueltos, porque algún compuesto químico ácido ha cedido protones de más al agua. Y al contrario, si tenemos un pH básico, tendremos más iones hidroxilo porque algún compuesto químico básico está robando protones y quedándoselos. Si ningún compuesto está afectando a este equilibrio y ambas concentraciones son similares, entonces decimos que tenemos un pH neutro.

Por ejemplo, una disolución con el ácido sulfúrico de una batería alcanza pH ácidos cercanos a 1, demostrando que está liberando una gran concentración de protones al agua. En cambio, la lejía es una sustancia básica que puede arrancar protones de las moléculas de agua y sacarlos del equilibrio, por lo que tendrá pH básicos con valores mayores de 8.

Hemos puesto dos ejemplos extremos de pH muy alto y muy bajo, y ambos son corrosivos. No es casualidad, ya que este tipo de compuestos no solo acaban robando o cediendo protones a las moléculas de agua, sino también a otras sustancias químicas como aquellas que conforman nuestro organismo, por lo que nos pueden quemaduras químicas si nos exponemos a ellas.

El agua de una piscina debe tener un pH neutro entre 6.5 y 8, lo que permite que no nos afecte químicamente y podamos meternos en ella con tranquilidad. Teóricamente, si el agua es pura, el equilibrio entre iones hace que tenga un pH neutro de 7. El problema es que el agua de la piscina no permanece pura demasiado tiempo.

Cuando crecen microorganismos en ella, cuando añadimos cloro para desinfectarla e incluso cuando nos bañamos y añadimos sudor. Todos estos cambios acaban por disolver diferentes compuestos en su interior que alteran el pH del agua y nos indican que algo no anda bien.

Por ese motivo, los que mantienen la piscina deben comprobar constantemente el pH de la misma, añadiendo compuestos químicos adecuados para contrarrestar los cambios que vean, y aportar o quitar protones del agua según sea necesario.

Para lograrlo, es necesario conocer el pH del agua. Una de las estrategias más utilizadas en el uso de indicadores químicos: compuestos químicos que tienen la peculiaridad de cambiar de color en caso de absorber protones. De este modo, al introducirlo en la disolución podemos aproximar la concentración de protones que contiene solo comprobando el cambio de color y comparándolo con otras muestras de pH conocido.

El indicador más popular es el papel tornasol. Son unas pequeñas tiras que adoptan un color naranja en caso de estar ante un ácido, y violeta ante una base, generando toda una gama de colores intermedios que cambian con el pH. De un vistazo, nos permite aproximar el pH de prácticamente cualquier disolución.

Curiosamente, una gran proporción de estos indicadores son de origen vegetal. El tornasol de estas tiras procede de varias especies de líquenes. Otro ejemplo es el extracto de col lombarda, que podemos obtener en casa hirviendo sus hojas. Al añadir compuestos ácidos veremos qué el color pasa a ser rosa, en cambio ante compuestos básicos se vuelve de color verde amarillento. Pero un caso especial son las hortensias, que son anómalas incluso entre los indicadores de pH vegetales.

La flor que cambia de color

Si miramos las hortensias en flor, nos veremos sorprendidos por los enormes pompones coloridos que lucen. Para ser exactos, esos pompones no son la flor sino que es una inflorescencia, formada por hojas modificadas para tener otro color y proteger a la auténtica flor, minúscula y frágil, situada en medio de esa estructura.

El llamativo color de estos pétalos falsos proviene de un pigmento llamado flavilio. Este compuesto es un indicador de por sí, y puede cambiar de color según el pH al que esté sometido. Ante pH básicos tiene un color morado y rosa; mientras que ante pH ácidos adquiere un azul pálido.

Por este motivo, se pensó que era lo que debía causar el cambio de color de las hortensias, que pueden tomar diferentes tonos rosas y azules. Si rociamos vinagre (un ácido) o lejía (una base) sobre una hortensia veremos un repentino cambio de color, así que parece lógico pensar que si cambiamos el pH de la tierra en el mismo sentido podemos jugar con el color de las flores. Así se explica en algunas páginas web y manuales antiguos de jardinería. Pero hay un problema: no siempre funciona.

Si pensamos un poco nos daremos cuenta del fallo. Que el flavilio sea un marcador de pH es una cosa, pero que las hortensias cambien de color según el pH del suelo es algo muy diferente. Otros organismos con marcadores como los líquenes o la col lombarda que acabamos de mencionar también cambian de color si le rociamos algún ácido o base directamente, pero no cambian según el suelo en el que se plante.

Esta paradoja rondaba la cabeza de los botánicos del siglo XX, que aunque conocían el efecto del pH, sabían que aún debían encontrar algún mecanismo que explique el cambio de color dentro de la planta. El momento eureka vino en 2011, cuando comprobaron que las hortensias cambiaban de color con el pH siempre y cuando hubiera otro componente en el suelo para funcionar: cationes de aluminio.

Los cationes de aluminio siempre están deseosos de formar enlaces con todo tipo de grupos químicos para formar nuevos compuestos. Cuando se disuelven en agua, no van en busca de los protones sino de los iones hidroxilo, el resto de la molécula de agua, formando un compuesto llamado hidróxido de aluminio, que es muy estable y no es capaz de entrar en las hortensias.

Por ese motivo, si el suelo tiene un pH básico, el aluminio formará este compuesto y no tocará a la hortensia, que toma un color rosa pálido. Pero en caso de tener un suelo ácido pasa algo interesante. El aluminio no encuentra iones hidroxilo y permanece libre, lo que le permite entrar en la hortensia por las raíces buscando algo a lo que unirse. Y precisamente tiene una gran afinidad por el flavilio, uniendo varias de estas moléculas y formando una estructura que tiene un color azul intenso, imposible de alcanzar con el cambio de pH desde fuera.

Cuando esto se supo, los jardineros ya podían asegurar al cien por cien el cambio de color de sus hortensias. Solo deben añadir unos meses antes de la floración un abono con alta concentración de aluminio y cambiar el pH según el color que desean. Para obtener la hortensia rosa, la tierra se vuelve más básica añadiendo compuestos básicos fáciles de encontrar como el café, las cenizas o la leche. En cambio, para obtener hortensias azules, se añaden ácidos como el vinagre o el limón, siempre controlando la dosis para no matar a la planta. Casi igual que lo que se hace en una piscina.

El santo grial de las hortensias

Pero aún nos queda hablar de un caso especial: las hortensias blancas. Son muy complicadas de conseguir y muchos jardineros la consideran una especie de santo grial. El problema es que el blanco se obtiene de la ausencia de pigmento, y esto sucede de forma natural cuando el flavilio no llega a formarse por tener un pH muy alto dentro de la planta. Esto se puede conseguir si la plantamos en un suelo extremadamente acido, pero el problema es que lo más normal es que la hortensia muera antes de quedarse blanca.

Por ese motivo, los jardineros no tenían más remedio que poner un pH acido pero no demasiado, dejando un blanco ligeramente azulado que nunca llegaba a ser blanco del todo. En las competiciones de jardinería, las hortensias blancas suelen ser motivo de envidia, porque significaba que el competidor había logrado jugar correctamente con el pH del suelo.

Pero ahora esto ya no es necesario. Hoy en día, es posible ver hortensias blancas en la floristería con facilidad. Hay que darle las gracias a la ingeniería biológica, que ha permitido crecer hortensias con una mutación que directamente impide la formación de flavilio, sin importar el pH del suelo. El blanco de estas flores es puro, pero gracias a una mutación análoga a la que provoca el albinismo en humanos.

Ya sea en piscinas o en jardinería, el pH es un factor importante de la química con el que jugamos constantemente, tratando de lograr características únicas. Si ves una piscina que te hace picar los ojos en su presencia o una hortensia con un color azul intenso, ya sabes que detrás había alguien tratando de regular la concentración de protones.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Curiosamente, hay dudas sobre que significa la p de pH. Su creador, el científico danés S.P.L. Sorensen no lo dejó claro. Está claro que la H significa hidrógeno, por la importancia de los protones en su definición, así que la explicación más probable es que la p sea para “poder del Hidrogeno” o “cantidad de Hidrogeno” en latín (pondus hydrogenii).
• El valor del pH es el logaritmo negativo en base diez de la concentración de protones en la disolución. Esto hace que adopte números que pueden parecer poco intuitivos. Un pH de 1 representa más protones que un pH de 14.
• Existen definiciones más modernas y completas de pH, que incluyen no solo el equilibrio del agua sino el concepto de pH de un compuesto químico por sí mismo. Actualmente el pH se define como la facilidad de ceder electrones para formar un enlace químico.

REFERENCIAS:

• Chang, Raymond., et al. Química. McGraw-Hill, 2017.
• Schreiber, Henry D., et al. “Role of Aluminum in Red-to-Blue Color Changes in Hydrangea Macrophylla Sepals.” BioMetals, vol. 24, no. 6, Biometals, Dec. 2011
• Oyama, Kin Ichi, et al. “Metal Complex Pigment Involved in the Blue Sepal Color Development of Hydrangea.” Journal of Agricultural and Food Chemistry, vol. 63, no. 35, American Chemical Society, 2015