Una indicación aproximada del pH puede ser obtenida usando indicadores o cintas de pH, que cambian de color en función de la variación del nivel de pH. Esos indicadores presentan limitaciones en términos de exactitud y pueden ser difíciles de interpretar correctamente en muestras oscuras o coloridas.
Mediciones más exactas son obtenidas usando un medidor de pH. El sistema de medición es formado por tres partes: un electrodo de medición de pH, un electrodo de referencia y un medidor de alta impedancia de entrada.
El electrodo de pH puede ser considerado como si fuera una batería, con una tensión que varía conforme el pH de la solución medida. El electrodo que mide el pH es un bulbo de vidrio sensible a iones de hidrógeno, con una salida en milivoltios que varía conforme las alteraciones en la concentración relativa de los iones de hidrógeno dentro y fuera del bulbo. La salida del electrodo de referencia no cambia con la actividad de los iones de hidrógeno.
El electrodo de pH posee una resistencia interna muy alta, lo que dificulta la medición de la variación de la tensión con el pH. Por lo tanto, la impedancia de la entrada del medidor de pH y las resistencias de dispersión son factores importantes. Básicamente, el medidor de pH es un amplificador de alta impedancia que mide con exactitud las tensiones mínimas del electrodo y exhibe los resultados directamente en unidades de pH en una pantalla analógica o digital. En algunos casos, las tensiones también pueden ser interpretadas para aplicaciones especiales o uso con electrodos de iones selectivos o de potencial de oxidación/reducción (ORP).
La tecnología del electrodo de pH no ha cambiado mucho en los últimos 50, 60 años. Con todos los avances tecnológicos en los últimos 30, 40 años, la fabricación de electrodos de pH continúa siendo un arte. Modeladores soplan el cuerpo de vidrio especial del electrodo hasta obtener la configuración deseada. No se trata de un proceso altamente avanzado o de alta tecnología y sí de una etapa fundamental y muy importante de la fabricación de los electrodos. En verdad, la espesura del vidrio determina su resistencia y afecta sus resultados.
La compensación de temperatura es contenida dentro del instrumento, pues los electrodos de pH y las mediciones son sensibles a la temperatura. La compensación puede ser manual o automática. En la compensación manual, es necesaria una medición de temperatura separada y el control de compensación manual del medidor de pH puede ser ajustado con el valor aproximado de la temperatura. En la compensación automática (ATC), la señal de una sonda de temperatura separada es transmitida para el medidor, de modo que sea posible determinar con precisión el valor del pH de la muestra en aquella temperatura.
Los tampones son soluciones con valores constantes de pH y capacidad de resistir a cambios en determinado nivel de pH. Son usados para calibrar el sistema de medición de pH (electrodo y medidor).
Pueden haber pequeñas diferencias entre los resultados de un electrodo y otro, además de alteraciones con el pasar del tiempo. Por lo tanto, el sistema debe ser periódicamente calibrado.
Las soluciones tampón son colocadas a la disposición en un amplio rango de valores de pH y en forma de líquido premezclado o en convenientes cápsulas de polvo seco. La mayoría de los medidores exige calibración en varios valores de pH específicos. Generalmente, una calibración es realizada cerca del punto isopotencial (la señal producida por un electrodo a un pH 7 es 0 mV a 25ºC) y una segunda normalmente ocurre a un pH igual a 4 o 10. Es mejor escoger una solución que esté lo más cerca posible del valor real del pH de la muestra a ser medida.
Efectos de la Temperatura en el pH
Temperaturas superiores a 25ºC: la compensación de temperatura reduce el pH alto y eleva el bajo, resultando en un valor más próximo del neutral. Temperaturas debajo de 25ºC: la compensación de temperatura eleva el pH alto (más básico) y reduce el pH bajo (más ácido), resultando en valores más distantes del neutral. Si la compensación de temperatura necesita ser aplicada o no, se trata de una cuestión relativa a la exactitud del pH exigido. Por ejemplo, si la exactitud exigida es del ± 0.1 pH, a un pH igual a 6 y a 45ºC (113ºF), el error es de 0.06, que está dentro de los requisitos de exactitud. Por otro lado, con la misma exigencia de exactitud del ± 0.1 pH, a un pH igual a 10 y a 55ºC (131ºF), el error es de 0.27 pH y, por lo tanto, debe ser usada la compensación.
Cuando la compensación es necesaria, puede ser realizada de dos maneras. Si la temperatura fluctúa, debe ser usado un compensador automático. Si la temperatura es constante en varios grados Celsius, puede ser usado un compensador manual. Si no es necesario emplear un compensador, un resistor fijo puede ser instalado en los terminales del compensador de temperatura. Cualquiera de los dispositivos citados arriba – compensación automática, compensación manual o resistor fijo – opera en función del circuito electrónico del medidor de pH. Como tal, las informaciones y las piezas deben ser obtenidas con el fabricante del medidor. Si son utilizados compensadores automáticos, estos siempre deben ser colocados en el mismo lugar del electrodo de pH. Cuando los electrodos son calibrados, hundiéndolos en la solución tampón, el compensador también debe ser calibrado de esa manera. De modo similar, un compensador manual debe ser ajustado para reflejar la temperatura en la cual el electrodo de pH es expuesto durante la calibración y la operación.
CÓMO CALIBRAR LOS MEDIDORES DE PH
A seguir, presentamos un método general para la mayoría de los medidores de pH. Algunos exigen técnicas ligeramente diferentes. Por favor, lea las instrucciones para conocer los procedimientos específicos.
1. El ajuste de la temperatura en el medidor debe corresponder a la temperatura de las soluciones tampón utilizadas o debe usarse un compensador de temperatura automático.
2. Cambie el medidor de pH para "pH" o "ATC", en el caso de que la compensación automática de temperatura sea empleada.
3. Coloque el electrodo limpio en una solución tampón nueva de pH 7.00, en temperatura ambiente.
4. Ajuste la lectura del pH exactamente para 7.00 usando el botón ZERO OFFSET (desfasaje del cero), STANDARDIZED (estandarizado) o SET (ajuste).
5. Lave el electrodo con agua destilada o desmineralizada. (Este es el procedimiento para calibración de un punto. Para una calibración de dos puntos, prosiga hasta el ítem 8).
6. Coloque el electrodo en la segunda solución tampón, de pH 4.00 o 10.00.
7. Ajuste la lectura del pH para exhibir el valor correcto usando los controles SLOPE (inclinación), CALIBRATE (calibrar) o GAIN (ganancia) (ajuste grosero).
Desafíos de las Aplicaciones de Medición de pH.
Cada complicación relativa al pH es única. La lista a seguir ilustra los tipos de problemas que usted puede esperar encontrar al medir el pH y muestra cómo trabajar con ellos.
1. Con frecuencia, la instrumentación es la fuente de disturbios en los sistemas de pH, causados por repetitividad, error, ruido de medición o histéresis de la válvula.
2. Los loops en línea del pH oscilan, independientemente de los modos y de la regulación del controlador, si los puntos de ajuste están en los trechos más inclinados de las curvas de titulación.
3. Conjuntos sumergibles de electrodos de pH con terminaciones no encapsuladas debajo de la superficie del líquido acabarán teniendo terminaciones húmedas.
4. Válvulas de control de reactivos que no están acopladas al punto de inyección en sistemas en línea causan atrasos tan grandes en el envío de los reactivos que lo harán perder la noción del tiempo.
5. Si usted necesita un medidor de flujo o un vidente para diagnosticar problemas en el envío del reactivo.
6. Señales de flujo del tipo feed-forward deben ser multiplicados por las salidas del controlador de pH y aplicados en la operación directa de las válvulas del reactivo o para establecer puntos de ajuste del control de flujo del reactivo.
7. Atrasos en el transporte para electrodos de pH dentro de casas de analizadores ultrapasan los plazos de mezcla, de modo que una comodidad mayor en la verificación de los electrodos compensa la comodidad menor en la verificación de los registros de tendencias.
8. Siempre que sea posible, debe darse preferencia a electrodos de inyección, en relación a los conjuntos de porta muestras, con el fin de reducir los problemas de mantenimiento y mejorar los tiempos de respuesta – sin embargo, no todos los electrodos de inyección son iguales.
9. Usted puede usar tanques grandes, si no necesitan de control. Utilice el volumen ascendente para reducir el consumo de reactivos o descendente para reducir el error de control. Si no sabe cuál de ellos usar, opte por descendente.
10. Instale uno o tres, pero nunca dos electrodos para medir el pH.
Medidores de pH Portátiles
Medidores de pH de Banco
Electrodos de pH
Medidor de pH
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pH计
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