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Determinación de pH, Método electrométrico
 
Generalidades Material y reactivos Cálculos Pregunta 1
Principios Estandarización Precisión  Pregunta 2
Aparatos Procedimiento Bibliografía Pregunta 3.
1.- Generalidades

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+] = 1x10-8 M ( 0.00000001)
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 .

2.- 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.
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.

3.- 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
 
Fabricantes
4.- Material

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 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.

5.- Estandarización
  1. Prenda el medidor de pH y permita que se caliente
  2. Mida la temperatura de la solución amortiguadora de pH 6.86 y ajuste el medidor con el botón de Temperatura
  3. 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
  4. Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada
  5. 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 )
  6. 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:
  1. Mida la temperatura de la muestra y ajuste el medidor con el botón de Temperatura
  2. Inserte los electrodos en la muestra y lea el pH correspondiente
  3. Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada
  4. Almacenar los electrodos en solución amortiguadora de pH 7 o menor.
7.- 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.

8.- Precisión:

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

9.- Bibliografía:

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.
Determinación de pH en agua. Médodo 4500-H+ B 1995

Generalidades Material y reactivos Cálculos Pregunta 1
Principios Estandarización Precisión  Pregunta 2
Aparatos Procedimiento Bibliografía Pregunta 3
 

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