Determinación de pH, Método electrométrico
En 1909, el
químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno ( pH ) como el logarítmo
negativo de la concentración molar ( mas exactamente de la actividad molar ) de
los iones hidrógeno. Esto es:
pH = - log [H + ]
Desde
entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su
uso, evitando asi el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una
concentración de [H+] = 1x10-
es
simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10-8] = 8
La relación entre pH y concentración de iones H se puede ver en la siguiente
tabla, en la que se incluyen valores típicos de algunas sustancias conocidas:
1.1.- Almacenaje de la muestra
Las muestras
para determinar pH, deberán ser tomadas en recipientes de polipropileno y
asegurándose que estén bien tapadas, se recomienda analizar el pH lo más pronto
posible y evitar la exposición al aire, en especial las muestras de aguas
alcalinas, ya que el CO2 del aire, tiende a reaccionar con la alcalinidad
de la muestra y variar su pH.
1.2.- Campo
de aplicación
Este método
de prueba se utiliza para la determinación rutinaria del pH en agua, a
condiciones controladas de laboratorio .
La determinación
del pH en el agua es una medida de la tendencia de su acidez o de su
alcalinidad. No mide el valor de la acidez o alcalinidad ( vea el método de
determinación de alcalinidad ).
Un pH menor
de 7.0 indica una tendencia hacia la acidez, mientras
que un valor mayor de 7.0 muestra una tendencia hacia lo alcalino.
La mayoría
de las aguas naturales tienen un pH entre 4 y 9, aunque muchas de ellas tienen
un pH ligeramente básico debido a la presencia de carbonatos y bicarbonatos. Un
pH muy ácido o muy alcalino, puede ser indicio de una contaminación industrial.
El valor del
pH en el agua, es utilizado también cuando nos interesa conocer su tendencia
corrosiva o incrustante, y en las plantas de
tratamiento de agua.
Este método
determina el pH , midiendo el potencial generado ( en milivolts
) por un electrodo de vidrio que es sensible a la actividad del ión
H+ , este potencial es
comparado contra un electrodo de referencia, que genera un potencial constante
e independiente del pH. El electrodo de referencia que se utiliza es el de
calomel saturado con cloruro de potasio, el cual sirve como puente salino que
permite el paso de los milivolts generados hacia al circuito de medición.
La
cadena electroquímica de este sistema de medición es :
Hg / Hg2Cl2-Sol Sat KCl // Vidrio/HCl 0.1N/Ag-AgCl
En el
siguiente esquema se muestran los electrodos utilizados:
2.1.- Interferencias
El electrodo de
vidrio es relativamente inmune a las interferencias del color, turbidez,
material coloidal, cloro libre, oxidantes y reductores. La medición se afecta
cuando la superficie de la membrana de vidrio esta sucia con grasa o material
orgánico insoluble en agua, que le impide hacer contacto con la muestra, por lo
anterior se recomienda la limpieza escrupulosa de los electrodos.
En muestras
de un pH mayor a 10 , se presenta el error del sodio, el cual puede ser
reducido utilizando electrodos especiales de bajo error de sodio y haciendo las
correcciones indicadas en el instructivo del electrodo.
La
temperatura tiene dos efectos de interferencia, el potencial de los electrodos
y la ionización de la muestra varian. El primer efecto puede compensarse
haciendo un ajuste en el botón de la " temperatura" que tienen todos
los aparatos. El segundo efecto es inherente de la muestra y solo se toma en
consideración, anotando la temperatura de la muestra y su pH; para más
exactitud, se recomienda que la muestra esté a 25 ° C, que es la temperatura de
referencia para la medición del pH.
Medidor de pH de
laboratorio:
La tabla
siguiente, muestra las características típicas más importantes de cuatro tipos
de aparatos. Cualquier aparato, junto con sus electrodos asociados ( vidrio y
referencia ) , pueden ser usados, la elección será de acuerdo a la precisión
deseada en la medición,
|
|
TIPO I |
TIPO II |
TIPO III |
TIPO IV |
|
Escala normal |
|
|
|
|
|
Escala expandida |
. |
2 unidades de pH |
1.4 unidades de pH |
. |
|
División de la escala |
0.1 |
0.01 |
0.01 |
0.001 |
|
Exactitud |
+/- 0.05 |
+/- 0.01 |
+/- 0.007 |
+/- 0.002 |
|
Repetibilidad |
+/- 0.02 |
+/- 0.005 |
+/- 0.002 |
+/- 0.002 |
|
Corrección por Temp |
. |
. |
. |
. |
|
Manual o Automática |
si |
si |
si |
si |
|
Intervalo en ° C |
|
|
|
|
|
División menor ° C |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Corrección - pendiente |
- |
si |
si |
si |
Material común
de laboratorio para contener la muestra y las soluciones para calibrar:
Vasos de
precipitado, probetas ya sean de vidrio o de plástico.
4.1.-
Reactivos
Solución amortiguadora de pH
Disolver
Solución amortiguadora de pH
Disolver
Solución amortiguadora de pH
Disolver
Estas
soluciones deben prepararse con agua destilada y recién hervida durante 15
minutos y enfriada, lo anterior es para eliminar la contaminación del CO2 disuelto
en el agua y evitar crecimientos microbianos.
Los fosfatos
de sodio y potasio y el biftalato de potasio se deben secar a
110 ° C
durante 2 horas antes de pesarlas.
El
tetraborato de sodio decahidratado ( Borax ) no debe ser secado a la
estufa.
Las
soluciones amortiguadoras preparadas, se deben guardar en frascos de vidrio o
de polipropileno, bien tapadas y prepararse cada mes.
- Prenda el medidor de pH y
permita que se caliente
- Mida la temperatura de la
solución amortiguadora de pH 6.86 y ajuste el medidor con el botón de
Temperatura
- Inserte los electrodos en la
solución de pH 6.86 y ajuste el pH a este valor en el medidor con el botón
de calibrar
- Elevar y enjuagar los
electrodo con agua destilada
- Inserte los electrodos en la
solución de pH 4.00 y ajuste el pH a este valor en el medidor con el botón
de Pendiente ( Slope )
- Elevar y enjuagar los
electrodo con agua destilada.
6.- ProcedimientoUna vez calibrado el aparato de
medición de pH, se procede a la medición de la muestra:
- Mida la temperatura de la
muestra y ajuste el medidor con el botón de Temperatura
- Inserte los electrodos en la
muestra y lea el pH correspondiente
- Elevar y enjuagar los
electrodo con agua destilada
- Almacenar los electrodos en
solución amortiguadora de pH 7 o menor.
Anotar el valor
del pH con las cifras significativas de acuerdo a la precisión del medidor de
pH que se esté utilizando. Anotar también la temperatura de la muestra al
determinarle el pH.
La precisión que
se puede obtener con una cuidadosa calibración del aparato y electrodos,
será
de +/- 0.05 unidades de pH
American Society for testing and Materials. Annual book of Standards
1994
Determinación
de pH en el agua. Metodo ASTM D 1293-84 reaprobado en 1990
Standard methods for the examinatión of water
and waste water publicado por
Determinación
