¿Cómo funciona un medidor de pH?

El cloruro de potasio dentro del electrodo de vidrio (mostrado aquí en color naranja) es una solución neutra con un pH de 7, por lo que contiene una cierta cantidad de iones de hidrógeno (H+). Suponga que la solución desconocida que está probando (azul) es mucho más ácida, así que contiene muchos más iones de hidrógeno. Lo que hace el electrodo de vidrio es medir la diferencia de pH entre la solución naranja y la solución azul midiendo la diferencia en los voltajes que producen sus iones de hidrógeno. Como conocemos el pH de la solución naranja (7), podemos calcular el pH de la solución azul.

 

Intercambio iónico en acción.

¿Cómo funciona todo esto? Cuando sumerge los dos electrodos en la solución de prueba azul, algunos de los iones de hidrógeno se mueven hacia la superficie exterior del electrodo de vidrio y reemplazan algunos de los iones metálicos dentro de él, mientras que algunos de los iones metálicos se mueven desde el electrodo de vidrio hacia la solución azul. Este proceso de intercambio iónico se llama intercambio iónico, y es la clave de cómo funciona un electrodo de vidrio. El intercambio iónico también tiene lugar en la superficie interior del electrodo de vidrio de la solución naranja. Las dos soluciones a cada lado del vidrio tienen una acidez diferente, por lo que se produce una cantidad diferente de intercambio iónico en los dos lados del vidrio. Esto crea un grado diferente de actividad de iones de hidrógeno en las dos superficies del vidrio, lo que significa que se acumula una cantidad diferente de carga eléctrica en ellas. Esta diferencia de carga significa que un pequeño voltaje (a veces llamado diferencia de potencial, típicamente unas pocas decenas o cientos de milivoltios) aparece entre los dos lados del vidrio, lo que produce una diferencia de voltaje entre el electrodo de plata (5) y el electrodo de referencia (8) que aparece como una medida en el medidor.

Aunque el medidor está midiendo voltaje, lo que el indicador en la escala (o pantalla digital) realmente nos muestra es una medición de pH. Cuanto mayor sea la diferencia de voltaje entre las soluciones naranja (interior) y azul (exterior), mayor será la diferencia de actividad de los iones de hidrógeno entre ellas. Si hay más actividad de iones de hidrógeno en la solución azul, es más ácida que la solución naranja y el medidor lo muestra como un pH más bajo; de la misma manera, si hay menos actividad de iones de hidrógeno en la solución azul, el medidor lo muestra como un pH más alto (más alcalino).

Realizar mediciones precisas del pH

Para que los medidores de pH sean precisos, tienen que estar debidamente calibrados (el medidor está traduciendo con precisión las mediciones de voltaje en mediciones de pH), por lo que por lo general necesitan ser probados y ajustados antes de que usted comience a usarlos. Usted calibra un medidor de pH sumergiéndolo en tampones (soluciones de prueba de pH conocido) y ajusta el medidor en consecuencia. Otra consideración importante es que las mediciones del pH que se realizan de esta manera dependen de la temperatura. Algunos medidores tienen termómetros incorporados y corrigen automáticamente sus propias mediciones de pH a medida que cambia la temperatura; estos son los mejores si es probable que ocurran fluctuaciones en la temperatura mientras se realizan varias mediciones diferentes. Alternativamente, puede corregir la medición del pH usted mismo, o permitirlo calibrando su instrumento y realizando mediciones del pH a la misma temperatura.

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