Phmetro – Que es, fundamento, partes, calibración

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Phmetro – Que es, fundamento, partes, calibración

Un phmetro digital o portátil es un instrumento científico que mide la actividad de los iones de hidrógeno en las soluciones a base de agua, indicando su acidez o alcalinidad expresada como pH. El medidor de pH mide la diferencia de potencial eléctrico entre un electrodo de pH y un electrodo de referencia, por lo que el medidor de pH a veces se denomina phmetro potenciométrico. La diferencia en el potencial eléctrico se relaciona con la acidez o pH de la solución. El phmetro se utiliza en muchos usos que se extienden de la experimentación del laboratorio al control de calidad y una amplia variedad de aplicaciones: agricultura, tratamiento de aguas residuales, procesos industriales, monitoreo ambiental, y en investigación y desarrollo.

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución. El valor de pH indica la cantidad relativa de iones de hidrógeno contenidos en una solución. Cuanto mayor es la concentración de h+ más ácida es la solución y más bajo es el pH. En esta relación, el pH se define como el logaritmo negativo de la actividad del hidrógeno.

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Medir el ph implica comparar el potencial de soluciones a un potencial de referencia conocido. Los phmetro convierten el cociente del voltaje entre un media celula de referencia y una media célula de detección a los valores de pH. Hoy en día, la mayoría de los electrodos son electrodos combinados con la referencia y la detección de medias células en el mismo cuerpo. Las medias celdas de referencia contienen un conductor con un recubrimiento de cloruro de plata inmerso en una solución con la conocida del hidrogeno.

El potencial entre este conductor interno y la solución conocida es constante, proporcionando un potencial de referencia estable. La detección de medias células se hace de un tubo de cristal no conductor sellado a una membrana de cristal conductora.

Al igual que la media celda de referencia, la media célula sensible también contiene un conductor inmerso en una solución electrolítica asegurando tensiones constantes en la superficie interna de la membrana de vidrio y el conductor de detección. Cuando el electrodo de pH se sumerge en la solución a medir, se establece un potencial en la superficie de la membrana de vidrio sensitivo. Si la solución desconocida es neutra, la suma de tensiones fijas en la superficie interna de la membrana de vidrio y en el conductor de detección equilibra aproximadamente el voltaje en la superficie externa de la membrana de vidrio y la media celda de referencia. Esto resulta en una diferencia de potencial total de 0 mV y un valor de pH de 7. En soluciones ácidas o alcalinas, el voltaje en la superficie externa de la membrana cambia proporcionalmente a los cambios en los iones de hidrogeno. El medidor de pH detecta el cambio de potencial y determina los iones de hidrogeno por la ecuación de Nernst.

El pH de cualquier solución es una función de su temperatura. La salida de tensión del electrodo cambia linealmente en relación con los cambios en el pH, y la temperatura de la solución determina la pendiente del gráfico. Una unidad de pH corresponde a 59,16 mV a 25 ° c, la tensión y temperatura estándar a las que se hace referencia a todas las calibraciones. Los medidores y controladores del phmetro con compensación automática de temperatura reciben una señal continua de un elemento de temperatura y corrigen automáticamente el valor de pH basado en la temperatura de la solución y se considera más práctico para la mayoría de las aplicaciones de pH. La compensación manual de temperatura requiere que el usuario introduzca la temperatura.

Phmetro – Que es, fundamento, partes, calibración

Fundamento del phmetro

Los phmetro miden el voltaje entre dos electrodos y muestran el resultado convertido en el valor de pH correspondiente. Comprende un amplificador electrónico simple y un par de electrodos, o alternativamente un electrodo combinado, y una pantalla calibrada en unidades de pH.

Usualmente tiene un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia, o un electrodo de combinación. Los electrodos, o sondas, se insertan en la solución a ensayar y su diseño es la parte clave ya que son estructuras parecidas a varillas generalmente hechas de vidrio, con un bulbo que contiene el sensor en la parte inferior.

El electrodo de vidrio para medir el pH tiene un bulbo de vidrio específicamente diseñado para ser selectivo a la concentración de iones de hidrógeno. En la inmersión en la solución que se probará, los iones de hidrógeno en el intercambio de la solución de prueba para otros iones positivamente cargados en el bulbo de cristal, creando un potencial electroquímico a través del bulbo.

El amplificador electrónico detecta la diferencia de potencial eléctrico entre los dos electrodos generados en la medición y convierte la diferencia de potencial en unidades de pH. La magnitud del potencial electroquímico a través de la bombilla de vidrio está linealmente relacionada con el pH según la ecuación de Nernst. El electrodo de referencia es insensible al pH de la solución que se compone de un conductor metálico que se conecta a la pantalla. Este conductor está inmerso en una solución electrolítica, típicamente cloruro de potasio, que entra en contacto con la solución de ensayo a través de una membrana cerámica porosa.

Partes del Phmetro

Un sistema estándar de phmetro consta de tres elementos:

Electrodo de pH

Elemento de compensación de temperatura

Medidor de pH o controlador

Tipos de phmetro

Los phmetros van desde dispositivos simples y baratos como bolígrafos a complejos y costosos instrumentos de laboratorio con interfaces de ordenador y varias entradas para indicadores de temperatura y mediciones que deben introducirse para ajustarse a la variación en pH causada por la temperatura.

La salida puede ser digital o analógica, y los dispositivos pueden ser alimentados por batería o depender de la energía electrica. Algunas versiones utilizan telemetría para conectar los electrodos al dispositivo de visualización del voltímetro. Los phmetros y las puntas de prueba están disponibles para usos especiales, tales como ambientes complejos y microambientes biológicos.

También hay sensores de pH holográficos, que permiten la medición del pH colorimétrico, haciendo uso de la variedad de indicadores de pH que están disponibles. Además, hay phmetros disponibles basados en los electrodos de estado sólido.

Calibración del phmetro

El medidor de pH está calibrado con soluciones de pH conocido antes de cada uso, para asegurar la exactitud de la medición. Para medir el pH de una solución, los electrodos se utilizan con puntas de prueba que se sumergen en las soluciones de la prueba y se mantienen los iones de hidrógeno en la solución de la prueba para equilibrar con los iones en la superficie del bulbo en el electrodo de cristal. Este equilibrado proporciona una medición estable del pH.

El Instituto alemán de estandarización publica da estándar para la medición del pH utilizando medidores de pH que requieren que el medidor de pH esté calibrado antes de cada medición.

La calibración es necesaria porque el electrodo de vidrio no da potenciales electrostáticos reproducibles durante largos períodos de tiempo y se realiza con al menos dos soluciones estándar que abarcan el rango de valores de pH a medir. El medidor de pH tiene un control de calibración para ajustar la lectura del medidor igual al valor del primer estándar y un segundo control que se utiliza para ajustar la lectura del medidor al valor del segundo estandar. Un tercer control permite ajustar la temperatura.

Las mediciones más precisas a veces requieren calibración a tres valores de pH diferentes. Algunos medidores de pH proporcionan una corrección de coeficiente de temperatura incorporada, con termopares de temperatura en las sondas de electrodos. El proceso de calibración correlaciona el voltaje producido por la sonda (aproximadamente 0,06 voltios por unidad de pH) con la escala de pH.

Después de cada medición las sondas se enjuagan con agua destilada para eliminar cualquier rastro de la solución y absorber cualquier agua restante con un pañuelo ya que podría diluir la muestra y así alterar la lectura, y la punta se sumerge en una solución para su almacenaje.

(Why?)

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