TRABAJO PR

1
TRABAJO PRÁCTICOElectrodo pH y Medidas pH
Integrantes Carossino, Federico Pedreschi,
Emmanuel Penillas, Juan Manuel Pittana, Juan
Pablo Ramos Cavaco, Jonatan Stefani, Luciano

• UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
• FRLP
• AÑO 2007

2

Definición de pH
El pH es el grado de acidez de una sustancia, es
decir la concentración de iones de H en una
solución acuosa, término (del francés pouvoir
hydrogène, 'poder del hidrógeno') el pH también
se expresa a menudo en términos de concentración
de iones hidronio. En 1909 el químico danés
Sørensen definió el potencial Hidrógeno (pH) como
el logaritmo negativo de la actividad de los
iones hidrógeno. Esto es Desde entonces, el
término pH ha sido universalmente utilizado por
la facilidad de su uso, evitando así el manejo de
cifras largas y complejas. En disoluciones
diluidas en lugar de utilizar la actividad del
ion hidrógeno, se le puede aproximar utilizando
la concentración molar del Ion hidrógeno.Por
ejemplo, una concentración de H 1 107 M
(0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que  pH
log107 7 El agua y todas las soluciones
acuosas contiene concentración de H , y iones
de OH - .En el agua pura se cumple que la
concentración de iones H es igual a la
concentración de iones OH -, por eso se dice que
el agua es neutra.
3

El pOH
El pOH se define como el logaritmo negativo de la
actividad de los iones de hidróxido. Esto es, la
concentración de iones OH- pOH - log10.OH -
En soluciones acuosas, los iones OH- de
provienen de la disociación del agua H2O ? H
OH- o también, 2H2O ? H3O OH- Por ejemplo,
una concentración de OH- 110-7 M (0,0000001
M) es simplemente un pOH de 7 ya que pOH
-log10-7 7 Al igual que el pH, típicamente
tiene un valor entre 0 y 14 en disolución acuosa,
siendo alcalinas las disoluciones con pH mayores
a 7, y acidas las que tienen pOH menores a 7. Por
lo tanto, pH pOH 14
4

Escalas de pH
Los ácidos y las bases tienen una característica
que nos deja poder medirlos, es la concentración
de los iones de hidrógeno. Los ácidos fuertes
tienen altas concentraciones de iones de
hidrógeno y los ácidos débiles tienen
concentraciones bajas. el pH entonces es un valor
numérico que expresa la concentración de iones de
hidrógeno. Los valores numéricos verdaderos
para estas concentraciones de ion de hidrógeno
son típicamente una fracción muy pequeña EJ
1/10.000.000. Debido a que éste es un número
incómodo con el que trabajar , una escala única
fue ideada. La escala creada utiliza el logaritmo
negativo de la concentración del ion de hidrógeno
(o actividad) para las soluciones ácidas y
básicas. Los valores leídos en esta escala se
llaman las medidas del "pH" . Los números a
partir del 0 al 7 en la escala indican las
soluciones ácidas, y 7 a 14 indican soluciones
alcalinas. Cuanto más ácida es una sustancia ,
más cercano su pH estará a 0 cuanto más alcalina
es una sustancia, más cercano su pH estará a 14.
Algunas soluciones fotográficas no son ni
altamente ácidas ni altamente alcalinas sino que
están más cercanas al punto neutro , pH7 que es
el pH de la solución del agua de canilla .
5
(No Transcript)
6
Algunos valores comunes del pH Algunos valores comunes del pH
Sustancia/Disolución pH
Disolución de HCl 1 M 0,0
Jugo gástrico 1,5
Zumo de limón 2,4
Refresco de cola 2,5
Vinagre 2,9
Zumo de naranja o manzana 3,0
Cerveza 4,5
Café 5,0
Té 5,5
Lluvia ácida lt 5,6
Saliva (pacientes con cáncer) 4,5 a 5,7
Orina 5,5-6,5
Leche 6,5
Agua pura 7,0
Saliva humana 6,5 a 7,4
Sangre 7,35 a 7,45
Agua de mar 8,0
Jabón de manos 9,0 a 10,0
Amoníaco 11,5
Hipoclorito de sodio 12,5
Hidróxido sódico 13,5
7

Medición de pH
El método más exacto y comúnmente más usado para
medir el pH es usando un medidor de pH ( o
pHmetro ) y un par de electrodos. Un medidor de
pH es básicamente un voltímetro muy sensible ,
los electrodos conectados al mismo generarán una
corriente eléctrica cuando se sumergen en
soluciones. Un medidor de pH tiene electrodos que
producen una corriente eléctrica ésta varia de
acuerdo con la concentración de iones hidrógeno
en la solución. La principal herramienta para
hacer las mediciones de pH es el electrodo de
bombilla de vidrio. Tal vidrio tiene una
composición especial, sensible a los iones
hidrógeno. Un tipo de voltímetro conectado a los
electrodos relaciona con el pH la corriente
eléctrica producida en la membrana de vidrio.
Para cerrar el circuito y brindar una referencia
estable y reproducible, se requiere un segundo
electrodo. El medidor debe estar calibrado con
una solución de pH conocido, llamada
"amortiguador" (también solución tampón o buffer
) Los amortiguadores resisten las variaciones de
pH y tienen valores de pH específicos a
temperaturas determinadas.
8

• También se puede medir de forma aproximada el pH
  de una disolución empleando indicadores, ácidos o
  bases débiles que presentan diferente color según
  el pH, como la Fenolftaleína. Generalmente se
  emplea papel indicador, que se trata de papel
  impregnado de una mezcla de indicadores.
• A pesar de que muchos potenciómetros tienen
  escalas con valores que van desde 1 hasta 14, los
  valores de pH pueden ser menores que 1 y mayores
  que 14.
• Un pH igual a 7 es neutro, menor que 7 es ácido y
  mayor que 7 es básico a 25ºC. A distintas
  temperaturas, el valor de pH neutro puede variar
  debido a la constante de equilibrio del agua
  (Kw).
• El pH de disoluciones concentradas de ácidos sí
  puede ser negativo. Por ejemplo, el pH de una
  disolución 2,0M de HCl es 0,30.

9

Medidores de pH para el laboratorio, el acuario
o la industria

• Estos medidores de pH como por ejemplo los Hanna
  Instruments cubren todo el rango de valores de
  pH. Se puede encontrar también medidores de pH de
  mano en formato de bolsillo, medidores de pH
  portátiles o de mesa. Estos medidores de pH solo
  se consiguen en el Extremo Oriente, que atraen
  por su interesante calidad, además de poderse
  recalibrar.

Medidores de pH PCE-PH 22  
Medidores de pH Combo  
Medidores de pH HI-9024 
Medidores de pH HI-9811/12  
Medidores de pH PCE-PH20S
Medidores de pH HI-99131
10

Almacenaje de la muestras tomadas

• 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.
• Este método de prueba se utiliza para la
  determinación rutinaria del pH en agua, a
  condiciones controladas de laboratorio .

Campo de aplicación
11

Algunos Principios

• 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.

12

• 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

13

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 varían. 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.

14

Aparatos

• 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 0 a 14 0 a 14 0 a 14 0 a 14.000
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 0 a 100 0 a 100 0 a 100 0 a 100
División menor C 2 2 2 2
Corrección -  pendiente - si si  si
15

Reactivos

• Solución  amortiguadora de pH 4.00 a 25   C
  Disolver 10.12 g de biftalato de potasio (
  KHC8H4O4 ) en agua destilada y diluya a un litro.
  Solución  amortiguadora de pH 6.86 a 25   C
  Disolver 3.39 g de Fosfato monopotásico ( KH2PO4
  ) y 3.53 g de Fosfato disódico anhidro ( Na2HPO4)
  en agua destilada y diluya a un litro. Solución 
  amortiguadora de pH 9.18 a 25   C Disolver 3.80
  g de Tetraborato de sodio decahidratado (
  Na3B4O7.10H2O ) en agua destilada y diluya a un
  litro. 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.

16

Estandarización

• 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.

Procedimiento

• Una 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.

17

Cálculos

• 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.

Estandarización

• La precisión que se puede obtener con una
  cuidadosa calibración
• del aparato y electrodos, será de 
  /- 0.05 unidades de pH

18
Bibliografia

• 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 la APHA.
• Enciclopedia Britanica (1986-2006), tomo 4.
• Diccionario Clarin.
• Pagina de la catedra (http//www.frlp.utn.edu.ar/m
  aterias/qcasis/)