Publicado en Academia Testo (http://www.academiatesto.com.ar/cms)Inicio > PDF para impresora > PDF para impresora

pH

Fundamentos fsicos

Pgina inicial

Hola!

En la sesin de formacin que sigue, encontrar todo lo que necesita saber acerca de la Fsica bsica: pH. Al finalizar la sesin de formacin hay un test de conocimientos, que le permitir comprobar cunto recuerda del tema.

Duracin: aproximadamente 45 min.

Inicie el captulo con la flecha de abajo a la derecha.

Que disfrute!

El pH

La abreviatura pH es la expresin latina "pondus Hydrogenii" y cuando se traduce tiene el significado base absoluta de hidrgeno.

Por lo tanto, el pH es una medida de la concentracin de iones H3O+ (iones hidronio) en una sustancia.

Como resultado de esta concentracin se pueden hacer conclusiones precisas del carcter cido y neutro o alcalino

(bsico) de una sustancia.

El pH es un importante parmetro a medir en muchos procesos qumicos y bioqumicos. Por ejemplo, el grado de madurez del queso y de la carne o el grado de acidez de la masa cida y de los baos galvnicos.

El pH tambin juega un papel importante en las industrias farmacuticas y medioambientales.

La escala de pH: As pues, la escala de pH es una escala logartmica decimal que va normalmente desde

0 (muy cido) a 14 (muy alcalino). Tambin se pueden encontrar pHs que son inferiores a 0 y superiores a 14 en cidos o lejas con elevadas concentraciones. Si la sustancia tiene un pH 7, tiene un carcter neutro.

Clculo del pH:

pH = -log [H+][H+] = Concentracin de in hidronio

Ejemplo:Concentracin de H+ = 10-4 mol/l es equivalente a un pH = 41 mol (cantidad de material) = 6.022x10^23 partculas

Diseo y funcionamiento

Los electrodos de pH

La medicin del pH es la conversin de la concentracin de iones hidronio en una tensin elctrica. A finales del siglo XIX se realizaron experimentos utilizando placas de platino pulido y puentes de electrolito (soluciones salinas) para poder realizarlo.

Como el electrolito se consume y los valores medidos se deben referir a una referencia para obtener valores estables, se ha introducido el sistema de dos electrodos para esta finalidad.

En el electrodo de medicin se genera un potencial que es proporcional a la concentracin de iones de hidrgeno (pH). El electrodo de referencia proporciona la referencia de potencial del sistema. El pH se traduce en una diferencia de potencial o tensin elctrica entre el electrodo de medicin y el electrodo de referencia que puede ser interpretada por circuitos electrnicos para poder mostrar su valor. En el mbito del progreso tcnico, se ha ideado mejorar el complicado manejo de los dos sensores (uso de laboratorio) mediante la integracin de ambos canales de medicin en un electrodo individual, el llamado electrodo combinado.

Actualmente, se utilizan casi exclusivamente electrodos combinados de pH.

Electrodo de medicin:

El electrodo de vidrio posee las mejores caractersticas tcnicas de medicin posibles de todos los sensores que existen.

Adems de su manejo sencillo, tambin ofrece la mayor precisin posible. Se puede aplicar universalmente

y es muy resistente a las influencias de la solucin tales como color, viscosidad y composicin qumica.

La pieza central de este electrodo de medicin es una membrana de vidrio muy delgada (membrana de pH) fabricada con un vidrio selectivo del pH especial. Este vidrio tiene la capacidad de reaccionar con la humedad o el agua

de forma que se crea una finsima capa invisible que contiene agua sobre la superficie. Este gel o capa se utiliza como barrera selectiva que, prcticamente, solo intercambia los iones H+ con la solucin a medir. El intercambio de otros iones se bloquea.

El electrodo de referencia

El electrodo de referencia tiene la tarea de proporcionar un potencial de referencia constante.Cada electrodo de referencia consta de un elemento de referencia que est colocado en una solucin electroltica definida. Este electrolito debe tener contacto con el medio a medir. En los electrodos de referencia corrientes la conexin se realiza usando el llamado diafragma que garantiza flujo de iones.

El diafragma:

Existen varios tipos de diafragmas: un pin de madera, una espiga cermica porosa, un pequeo agujero, vidrio molido, un poro o un haz de fibras, slo por nombrar unos pocos.

El tipo a utilizar depende de la tarea de medicin, pero con mayor frecuencia, de la filosofa de la empresa fabricante del electrodo de que se trate. El ms ampliamente usado diafragma cermico puede dar lugar a problemas debido a su estructura porosa tipo esponja. Se obstruye y la lectura se hace inestable.No obstante, el mayor nmero de tareas de medicin que se realizan en el uso diario utilizan diafragmas cermicos sin mantenimiento.

El potencial del sistema de referencia est definido por los electrolitos de referencia y el elemento de referencia.

Normalmente se utiliza como electrolito de referencia una solucin 3 M de cloruro potsico (KCI). El elemento de referencia est compuesto, normalmente, por un hilo de plata clorado.

Por razones de compensacin electroqumica, tambin se debe disolver cloruro de plata (AgCI) en los electrolitos de referencia. Como el AgCI puede dar lugar a obstrucciones en el diafragma (cermico) con algunas soluciones de medicin, se colocan en el sistema de referencia electrodos de pH ms recientes con un llamado cartucho donde se retiene el AgCI. El electrolito de referencia usado para rellenar debe estar libre de AgCI.

El electrodo combinado

Los electrodos de medicin y de referencia separados solamente son de utilidad cuando tienen grandes diferencias en su vida estimada. En la prctica, el electrodo combinado es el ms utilizado en la actualidad. En comparacin con la configuracin separada, es ms fcil de usar . El electrodo de medicin y el electrodo de referencia se combinan en una sola unidad con el electrodo combinado.

Por lo tanto, junto con un sensor de temperatura integrado adicional, solamente se requiere una nica sonda para medir el pH. Con este tipo de estructura de electrodo, existen soluciones de cloruro potsico (KCI) 3 M en forma lquida con el electrolito de referencia.

Este lquido se puede introducir a travs de una abertura de relleno. Las sondas de este tipo tienen una duracin muy grande. Sin embargo, tienen la desventaja de que la solucin de electrolito de referencia se debe rellenar de forma regular.

Si este electrolito de referencia se sustituye por un gel, esto se conoce como un electrodo de gel.

Ejercicio 1Qu pertenece a qu?

Coloque los cuatro campos de texto correctos a la izquierda usando arrastrar y soltar.

Esquema de un sistema de medicin

La medida del pH con el llamado electrodo de vidrio de pH es el mtodo ms corriente utilizado en la actualidad.

Mediante este mtodo, el electrodo de vidrio genera un voltaje proporcional al pH.

Como el electrodo solo puede generar una pequea cantidad de tensin elctrica (los profesionales hablan de una elevada resistencia elctrica interna), se habla de medicin potenciomtrica con un sensor electroqumico.

Los sensores electroqumicos transmiten un voltaje que cambia con la concentracin de iones hidronio del medio. Dependiendo del tipo de sensor y de la calidad de la calibracin, se pueden conseguir exactitudes bastante superiores a 0,03 unidades de pH.

Los electrodos de vidrio de pH se caracterizan por su amplio rango de medicin con elevadas precisiones y manejo sencillo

y se pueden aplicar en muchas reas ante todo. Otros ejemplos de electrodos son los electrodos de hidrgeno, de quinhidrona, de antimonio y de bismuto. Adems, existen sensores de pH con tecnologas de semiconductores (ISFETs), pero sus seales no las pueden evaluar los phmetros comunes.

Instrumentos de medicin compactos:

Sistemas de medicin:

Electrodos Testo con electrodo de polmero

Los electrodos de pH Testo patentados son electrodos combinados con sonda de temperatura integrada. Esto tambin permite realizar una medicin de la temperatura adems de registrar el pH utilizando electrodos de penetracin. Como electrolito se utiliza un gel de polmero.

Los electrodos tienen una mayor duracin que los electrodos comparables como consecuencia del tamao del espacio interior (volumen de relleno).

Hoja informativa:

Calibracin, Por qu? Cmo? Cundo?

La calibracin es la determinacin y documentacin de una desviacin. Se compara la lectura con un valor nominal y se establece la desviacin. El instrumento de medicin todava presenta el valor "errneo" pero se conoce su desviacin del valor fijado. En este caso, el trmino calibracin se utiliza como trmino que incluye la calibracin y el ajuste.

El ajuste es la fijacin del instrumento de medicin a la desviacin determinada durante la calibracin.

Por qu se deben hacer calibraciones?

La estructura interna de un electrodo de pH ha sido diseada para que genere una tensin elctrica de 0 mV

con una solucin de medicin de pH 7,00. Esta se llama el punto cero. El punto cero real se desva un poco de ste. Por lo tanto, el electrodo suministra un v oltaje que se desvia ligeramente (por ejemplo, +5 mV) a pH 7,00.

Una razn para ello es el envejecimiento de los electrodos de pH. Por lo tanto se realiza una compensacin del punto cero para esta finalidad, durante la calibracin.El cambio de tensin por unidad de pH (mV/pH) se llama la pendiente. sta tambin depende del estado del electrodo de pH. Como el punto cero y su pendiente pueden cambiar por las condiciones de medicin externas as como por el proceso natural de envejecimiento, un electrodo de pH se debe calibrar de forma regular.

Cmo se hace una calibracin?

La tensin del punto cero (mV) as como la pendiente (mV/pH) de un electrodo de pH se determinan mediante la calibracin y se guardan en el instrumento de medicin. Slo entonces cada tensin medida puede tener asignada un valor de pH. Para esta finalidad se debe sumergir una sonda en las soluciones buffer de pH respectivas.

Se debe tener en cuenta que la temperatura tiene influencia sobre el pH. Para esta finalidad es importante que se conozca y guarde en el instrumento la variacin exacta de la temperatura de los buffer de pH utilizados. Adems, la temperatura real se debe traspasar al instrumento de medicin. Esto se puede efectuar automticamente con una sonda de temperatura o manualmente realizando una introduccin usando el teclado.

Cundo se debe realizar la calibracin?

La calibracin se debe repetir tan pronto como la comprobacin con un pH estndar muestre que la lectura indicada por el instrumento de medicin no corresponde con el valor impreso en la solucin buffer.

Se debe tener en cuenta la exactitud requerida obtenida en la medida.

Ejercicio 2Verdadero o falso?

Intente contestar correctamente las preguntas sobre calibracin.

Resumen

Ahora acaba de finalizar el captulo Diseo y funcionamiento .

Recuerda los conceptos ms importantes? Intente responder para Ud. las siguientes preguntas, y recorra nuevamente el captulo si tiene dudas...

Preguntas:

Qu es el pH y qu nos dice acerca del material?Qu componentes se usan para fabricar un electrodo combinado y qu ventajas tiene?Cul es la diferencia entre los instrumentos de medicin compactos y los sistemas de medicin?Por qu, cmo y cundo se debe calibrar un pH metro?

Patrones y directrices

Patrn

Un patrn es una norma elaborada por un organismo de normalizacin tal como el Instituto Alemn de Normas

o la Organizacin Internacional para la Estandarizacin.

Medicin

Cmo se realiza la medicin?

Antes de la puesta en servicio, en primer lugar se debe comprobar visualmente el estado sin problemas del instrumento de medicin as como de los electrodos (nivel de lquido, vidrio roto, tapn de cierre).

Si es necesario se debe calibrar el sistema de medicin con arreglo a las instrucciones del fabricante. Se debe hacer la comprobacin de que el electrodo y el instrumento han sido seleccionados correctamente para la aplicacin.

En primer lugar se conecta el electrodo al pHmetro (no aplica con electrodos fijos). Luego se debe lavar el electrodo con agua y se seca con una toalla, pero sin frotar. Frotar puede generar cargas elctricas en la membrana de vidrio y provocar retardos en la visualizacin.

El proceso de medicin:

Si el electrodo ha sido preparado, luego se sumerge en la solucin a medir, se agita un poco y luego se deja reposar. Al hacerlo se debe sumergir el electrodo para que al menos un diafragma est cubierto por la solucin.Se pueden observar diferentes valores de pH en soluciones agitadas y en reposo; normalmente, los

valores de pH "imperturbables" son ms exactos. Ello se debe a que la tensin generada en la solucin durante la agitacin influye sobre el resultado de la medicin de forma negativa.Tan pronto como se ha alcanzado una lectura estable (por ejemplo, con la ayuda de una funcin "Hold" automtica), lea el valor, imprmalo y guarde o transmtalo directamente al ordenador. Entonces finaliza la medicin.Despus de la medicin aclare el electrodo con agua corriente y gurdelo con arreglo a las instrucciones del fabricante.

Error de medicin:

Como ya se ha mencionado, muchos factores influyen sobre la medicin del pH. Estos factores se originan qumicamente (impurezas) o fsicamente (influencias mecnicas tales como grietas en la membrana de vidrio) o son el resultado de errores de la medicin y el envejecimiento del electrodo.

Ejercicio 3Uno tras otro

Coloque los campos de texto en la secuencia correcta usando arrastrar y soltar.

Aplicacin tpica

Dnde se mide el pH?

Las aplicaciones tpicas para mediciones de pH se encuentran en muchos campos. A continuacin se indican unas pocas de estas aplicaciones.

Aplicaciones:

Inspecciones del agua potableInspeccin de calidad crnica / grado de madurezControles de productos alimenticios varios (quesos, cremas, yogures, gelatinas, frutas, embutidos, carnes en general)El control de procesos de laboratorioBaos fotogrficosNeutralizacin de los condensados en la tcnica de calefaccin.

Test de conocimientos

Test de conocimientos

Hola!!Ha llegado al final de esta formacin. El test de conocimientos le servir para comprobar cunto ha conseguido recordar.

Le deseamos mucho xito!!!

Test 1

Lo recuerda?

Mueva las frases a los trminos correctos usando arrastrar y soltar.

Test 2

Verdadero o falso?

Haga clic en la posible respuesta correcta.

Test 3

La lectura errnea

En el lado de la derecha se est produciendo una discusin referente a cul podra ser la causa del error de la medida en la medicin del pH.

Coloque la frase correcta en el campo de texto vaco.

Test 4

Hechos, hechos y ms hechos!

Lea las frases e introduzca los valores correctos en las casillas.

Test 5

Elija!Seleccione una de las cuatro posibles respuestas correctas.

Test 6

Verdadero o falso?

Haga clic en la posible respuesta correcta.

Evaluacin

Ahora que ha llegado al final, independientemente de los resultados del test de conocimientos, se ha enriquecido con nuevos conocimientos.Siga recorriendo nuestras pginas y...

pselo bien hacindolo!

Si desea hacernos llegar comentarios o sugerencias, envenos un e-mail a info@testo.com.ar [1]

Por informacin detallada sobre nuestros instrumentos, visite www.testo.com.ar [2]

Su equipo de la Academia Online Testo

Mapa del sitio Copyright 2010 - Testo Argentina SA

Informacin legal

URL del envo: http://www.academiatesto.com.ar/cms/ph

Enlaces:[1] mailto:info@testo.com.ar[2] http://www.testo.com.ar