El pH es una medición de acidez de una

solución y se define convencionalmente como

el logaritmo negativo de la actividad del ión

Hidrógeno:

pH = -Log10 aH+, donde aH+ es la

concentración del ión hidrógeno.

Fundamento de la potenciometría

Esta prueba se basa en la determinación de la actividad

de iones hidrógeno, empleando un instrumento

potenciométrico, con sensibilidad para reproducir pH de

0.05 o 0.005 unidades usando un electrodo indicador al

ión hidrógeno como un electrodo de vidrio y un electrodo

de referencia apropiado, detectando el aparato el

potencial en milivolts (mV) y en unidades de pH

Para las pruebas de pH se utiliza ampliamente el electrodo

de vidrio porque da una respuesta inmediata a los cambios

rápidos de la actividad del ión hidrógeno aun en soluciones

poco reguladas, mediante el desarrollo de un potencial

eléctrico en la interface vidrio/ líquido.

A temperatura constante, este potencial varía linealmente

con el pH de la solución que está siendo medida, además de

que este electrodo no lo perturban los agentes de oxidación

o de reducción.

El cambio de potencial por unidad de pH es conocido como

la pendiente del electrodo (la pendiente de un electrodo al 100 %

de eficiencia varia en el orden de 59,16 mV por unidad de pH a

una temperatura de 25 ºC. De acuerdo con la respuesta Nernst

teórica). Este valor se incrementa con la temperatura. Una

pendiente teórica se conoce como la pendiente de Nernst, y es

idéntica a la desarrollada por el electrodo de Hidrógeno. Los

valores de la pendiente de los electrodos de pH se aproximan

muy cercanamente a los valores teóricos.

El potenciómetro es un medidor de milivolts D.C. con una

impedancia alta para medir el potencial eléctrico de los electrodos

en una solución. Mediante un sistema electrónico de balanceo en

cero, el incremento es capaz de expresar el potencial medido

directamente en milivoltios o, por conversión, en unidades de pH.

La red de circuitos del instrumento consiste

primordialmente de un paso de entrada dual–FET electrométrica,

un amplificador operacional con realimentación, vías de

conversión milivoltios a pH, un indicador de lectura digital o

analógica, y una fuente de abastecimiento de corriente regulada.

Los elementos fundamentales del circuito de un

potenciómetro sencillo se presenta en la figura siguiente,

se conecta una célula de trabajo (Et) (que puede ser una

pila seca o de batería de potencial mayor que el que se

desea medir), a una celda que se desea medir (Ex), se

conecta la misma resistencia con una polaridad en

oposición a la Et, mediante un contacto fijo(A) y un

contacto corredizo (C). El Galvanómetro (G) en serie nos

mide el paso de corriente y el voltímetro (V), en paralelo a

la célula problema, de las lecturas aproximadas del

voltaje.

E = F.E.M.

BA = Batería.

R = Resistencia Variable.

A-B = Alambre de contacto

corredizo.

C = Contacto Corredizo.

G = Galvanómetro.

V = Voltímetro.

K = Clavija.

SB = Puente salino.

CE = Electrodo de Calomel.

I = Electrodo Indicador.

Para calibrar el instrumento se conecta el conmutador a la celda patrón (Ep)

cuyo potencial se conoce con exactitud y se mueve el contacto (C) hasta

coincidir con (B). Se cierra ahora el circuito en (K) y se observa una

desviación en el galvanómetro. Se ajusta a continuación la resistencia (R)

hasta que no se aprecie paso de corriente en el galvanómetro (punto cero).

En estas condiciones la caída de potencial entre (A) y (B) es la misma que el

voltaje de la celda patrón. Se retira luego (ES) y se conecta la celda que se

desea medir (problema), (Ex), moviéndose a continuación el contacto (C)

hasta que el galvanómetro no registre paso de corriente. En este momento la

caída de potencial entre (A) y (C) es igual al potencial de la celda problema y

representa la fracción AC/AB conocida del voltaje de la celda patrón (Ep)

utilizada para la calibración.

Generalmente la resistencia (AB) esta enrollada en forma circular, y

tiene acoplada una escala en voltios y milivoltios, de tal forma que

cualquier porción de contacto (C) puede leerse directamente en la

celda. Se calibra el instrumento colocando la celda de tal forma que

indique el voltaje exacto de la celda patrón (Ep) y ajustado (R) hasta

corriente cero. Cualquier voltaje desconocido (Ex), puede leerse en

la escala de voltios o milivoltios.

Para medir el pH puede graduarse directamente la escala, teniendo

en cuenta que un cambio de la unidad de pH corresponde a un

cambio de 0.059 V (a 25 ºC) en la F.E.M. de la celda. El instrumento

se calibra utilizando una solución reguladora de pH conocido en la

celda (Ex) y ajustando la resistencia (R) hasta corriente cero. La

solución a medir se coloca en la celda, moviendo luego el contacto

(C) hasta que no pase corriente por el galvanómetro, el pH se lee

directamente en la escala graduada. Cuando se utiliza un electrodo

de vidrio para medir el pH se sustituye el galvanómetro por un

amplificador de vacío.