Un potenciòmetre és el dispositiu que s'utilitza per mesurar la diferència de potencial que hi ha entre un elèctrode de treball i un de referència, quan tots dos estan submergits en una solució de la qual es vol determinar la seva acidesa o basicitat, expressant aquesta com pH.
D'aquesta manera, la potenciometria es refereix a el mètode analític emprat en la determinació de la concentració d'ions H + en una substància que es troba en solució, mitjançant l'ús d'un potenciòmetre i els dos elèctrodes abans esmentats.
En el cas de l'elèctrode de referència, aquest posseeix un potencial conegut, constant i estable a diferència de l'elèctrode de treball. El potencial que es desenvolupa en aquest últim elèctrode varia en proporció a la concentració d'ions H + que es trobin en la solució.
Aquest potencial també és influenciat enormement per la temperatura a la qual es dugui a terme el mesurament.
Per a què serveix?
Hi ha una gran quantitat de processos que es duen a terme en l'àmbit industrial -com la producció de fàrmacs, el processament d'aliments i la purificació d'aigua- que són altament sensibles a la variació en els nivells de pH. Per aquesta raó és tan important la seva correcta mesura.
Com es va esmentar prèviament, el pH és un paràmetre utilitzat per mesurar l'acidesa o alcalinitat d'una solució que es troba en fase aquosa mitjançant l'anàlisi de la concentració d'ions H + en la solució. Després, el valor de l'pH és calculat mitjançant la següent equació:
pH = -log
De manera que el potenciòmetre s'empra en el mesurament de l'pH d'una substància en solució.
Quan es connecta el potenciòmetre als dos elèctrodes immersos en la solució que desitja analitzar-se, aquest detecta la diferència de potencial entre l'elèctrode de treball i el de referència, amplificant aquest senyal i convertint-la en un valor de pH utilitzant l'equació abans descrita.
Com funciona?
El funcionament d'un potenciòmetre es basa en el mecanisme d'una cel·la electroquímica, on s'involucren ions H + en la reacció química de la cel·la per determinar la concentració d'aquests ions en la solució i, d'aquesta manera, obtenir el pH de la mateixa.
Quan es vol mesurar el pH d'una solució mitjançant la potenciometria s'empra un potenciòmetre i un elèctrode; el primer és el dispositiu que determina el pH, mentre que el segon es basa en la combinació d'un elèctrode de referència i un altre de mesurament que és sensible als analits.
En aquest sentit, es forma un circuit per on flueix el corrent elèctric entre els elèctrodes i la solució, on aquests exerceixen la funció d'una bateria quan es submergeixen en l'esmentada solució.
D'aquesta manera, el potenciòmetre està dissenyat amb la finalitat de generar un voltatge igual a zero (en unitats de milivolts) quan es té un pH igual a set; és a dir, neutre.
Així mateix, quan es registra un increment en els valors de potencial (amb nombres positius) vol dir que es tenen valors menors de pH, i quan s'observa una disminució d'aquests, és a dir, un creixement cap als números negatius- es parla de valors majors de pH.
elèctrodes
L'elèctrode de mesurament (o de treball) consisteix en un dispositiu on es porta a terme la reacció que s'està estudiant (oxidació o reducció).
Encara que existeixen molts tipus generalment és de vidre, constituït per una membrana molt fina de vidre que posseeix permeabilitat davant els ions H + de l'medi en què està.
A l'col·locar aquest en una solució que tingui un pH diferent a el de la solució present a la cel·la, es genera una diferència de potencial entre les dues cares de la membrana i aquesta diferència pot ser registrada per mitjà d'un elèctrode de referència.
D'altra banda, l'elèctrode de referència és un dispositiu que té característiques de potencial estable i amb valor conegut, el qual s'empra normalment com l'ànode a la cel·la electroquímica.
Un exemple d'aquest tipus d'elèctrode és aquell que es compon d'un cable de plata, el qual està revestit amb clorur de plata i immers en una solució d'àcid clorhídric diluït, o l'elèctrode de referència saturat de calomelano, com el que es mostra a la figura a continuació.
De manera que el potenciòmetre determina la diferència de potencial que es genera entre els elèctrodes, encara que només el potencial d'l'elèctrode de treball depèn de les concentracions de les espècies iòniques.
Calibratge d'un potenciòmetre
El calibratge d'un potenciòmetre s'ha de realitzar a través solucions amortidores (també anomenades buffer o solucions tampó) conegudes, les quals consisteixen en sistemes amb pH pràcticament invariable que contenen una substància de caràcter feble i la seva espècie conjugada.
Cada solució amortidora posseeix un pH específic, el qual pot ser àcid (pH <7), bàsic (pH> 7) o neutre (pH = 7), i poden adquirir-se de manera comercial ja estandarditzades o preparar-se en el laboratori amb reactius certificats i mitjançant l'ús de procediments establerts i validats.
Com els potenciòmetres mesuren el valor de l'pH dins d'un rang que es considera ampli, ha de conèixer-se si l'analit posseeix un pH més o menys a set per procedir al seu correcte calibratge.
De manera que, per a mostres el pH s'espera que sigui bàsic s'ha de calibrar amb una solució amortidora de pH igual a set i una altra de pH major (normalment s'utilitza una de pH deu).
En canvi, per a mostres amb un pH esperat de tipus àcid es calibra amb una solució amortidora de pH igual a set i una altra de pH menor (normalment s'utilitza una de pH quatre).
Finalment, s'ha de fer la recalibració d'aquest instrument de mesura abans i després de cada ús, registrant els seus resultats, incloent-hi la data i hora en què van ser realitzades i les característiques de les solucions amortidores emprades per tenir un control de la mateixa.
referències
- Wikipedia. (Sf). pH ficar. Obtingut de es.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chemistry, Ninth edition. (McGraw-Hill).
- Westcott, C. (2012). Ph Measurements. Obtingut de books.google.co.ve
- Nielsen, C. (1996). Managing the Analytical Laboratory: Plain and Simple. Obtingut de books.google.co.ve
- Kenkel, J. (2010). Analytical Chemistry for Technicians, Third Edition. Obtingut de books.google.co.ve
- Cable, M. (2005). Calibration: A Technician s Guide. Obtingut de books.google.co.ve