Puntos importantes en las mediciones de pH

Aunque la medición del pH es uno de los métodos analíticos más utilizados en química y se considera que es bastante simple de realizar, se deben tener en cuenta varios factores para obtener resultados de medición precisos y exactos. Si solo se requiere un valor aproximado, una prueba con tiras reactivas de pH ya podría ser lo suficientemente buena. Sin embargo, si se requiere un resultado más preciso, se debe realizar una medición potenciométrica. Dependiendo de los requisitos de precisión de medición, en el mercado hay diferentes tipos de medidores de pH. Lo mismo es cierto para los electrodos de pH. Y, sin embargo, es difícil para el usuario encontrar el electrodo adecuado para su aplicación. El diafragma derecho y/o el tipo de membrana de vidrio se deben ajustar su aplicación, de lo contrario es probable que se produzca una baja reproducibilidad o incluso resultados incorrectos.

El electrodo debe limpiarse y mantenerse regularmente para garantizar una larga vida útil. Pero también, la calibración y la preparación de la muestra pueden tener una influencia crucial en la precisión y la exactitud de las mediciones de pH.

Membrana de vidrio de pH sensible

Tan pronto como la membrana de vidrio de un electrodo de pH se sumerge en un medio acuoso, formará una capa de hidratación. Si la concentración de protones en la solución está cambiando, habrá un intercambio iónico en esta capa de hidratación y, por lo tanto, un cambio en el potencial de la membrana de vidrio. Por lo tanto, el tiempo de respuesta para un potencial estable también depende del grosor de la capa de hidratación. Esta capa crecerá continuamente cuando esté en contacto con una solución acuosa, lo que dará como resultado tiempos de respuesta más prolongados. El daño a la capa de hidratación por un manejo inadecuado del electrodo aumenta su crecimiento. Las causas más frecuentes son el almacenamiento incorrecto, por ejemplo, secar la membrana de vidrio, limpiar la membrana de vidrio y, por lo tanto, acumular carga electrostática, o si el electrodo se utiliza como agitador para golpear la pared del vaso de medida. A veces es posible regenerar la capa de hidratación, sin embargo, a menudo se destruye de manera irreversible y el electrodo debe ser reemplazado. Con la selección de una membrana de vidrio adecuada para la aplicación, así como un tratamiento, mantenimiento y almacenamiento óptimos de la membrana de vidrio, se puede minimizar este crecimiento.

Uno de los electrolitos de referencia más utilizados en las mediciones de pH es el cloruro de potasio. Por lo tanto, los electrodos de pH a menudo se almacenan en c (KCl) = 3 mol L ^ -1 para omitir un acondicionamiento del diafragma y aún tener el electrodo listo para su uso. El almacenamiento en KCl, sin embargo, dañará la membrana de vidrio con el tiempo; Los iones alcalinos penetrarán en la capa de hidratación y aumentarán el tiempo de respuesta. Es por eso por lo que Metrohm ha desarrollado una solución de almacenamiento especial que está libre de iones alcalinos. Al utilizar esta solución de almacenamiento para el almacenamiento del electrodo, el tiempo de respuesta no cambia y el diafragma no necesita estar previamente acondicionado.

Otro efecto causado por los iones alcalinos es el llamado error de álcali. De este modo, se mide un valor de pH más bajo que el calculado teóricamente. Los iones alcalinos, que pueden estar presentes en la muestra, se comportan como protones, penetran en la capa de hidratación y cambian el potencial de la membrana de vidrio. Sugieren una concentración de protones más alta que la presente y, por lo tanto, se mide un valor de pH más bajo. Este efecto puede minimizarse con la elección correcta del tipo de membrana de vidrio.

¿Agitar o no agitar?

Anteriormente, se decía que la calibración y la medición deberían realizarse en las mismas condiciones de agitación. Si la solución se agitó, tendría que ser con la misma velocidad en un vaso con la misma geometría, o no debería agitarse en absoluto. Con una nueva generación de diafragmas, el llamado diafragma “ground-joint”, la influencia de la agitación en la medición del pH es mucho menor. Este diafragma permite una salida continua y controlada del electrolito y, por lo tanto, una señal constante con solo una pequeña dependencia de transmisión. Eso significa que, los potenciales de transmisión, que pueden ocurrir cuando las soluciones se agitan, siguen siendo insignificantes. Además, el riesgo de un bloqueo del diafragma es bastante pequeño debido a su gran superficie.

El pH y la temperatura pertenecen juntos

Si la temperatura de la muestra en la que se mide el pH se desvía de la temperatura de calibración del electrodo, es esencial una determinación exacta de la temperatura de la muestra y la calibración. La temperatura afecta las mediciones de pH de dos maneras diferentes:

1. La pendiente del electrodo depende de la temperatura de acuerdo con la ecuación de Nernst. Este comportamiento de la temperatura puede ser compensado matemáticamente. Los medidores de pH más modernos realizan esta compensación automáticamente. Sin embargo, esto requiere de un sensor de temperatura conectado.
2. Además, la temperatura influye en el valor de pH de la propia muestra. Este cambio relacionado con la temperatura del valor de pH no se puede compensar. Por lo tanto, el pH de una muestra siempre debe medirse a una temperatura definida para obtener valores de pH comparables. La mayoría de los electrodos de pH tienen un sensor de temperatura integrado, de lo contrario, también podría trabajar con un sensor de temperatura adicional conectado o el valor de la temperatura podría ingresarse manualmente en el medidor de pH.

La calibración y fuentes de error

No solo la selección del electrodo puede tener un efecto decisivo en la medición. También es importante que el electrodo esté calibrado correctamente y de forma regular. Dependiendo de la precisión solicitada de la medición del pH, el electrodo debe calibrarse al menos diariamente o incluso con más frecuencia. Además, es necesaria una calibración después del mantenimiento del electrodo o si el electrodo se almacenó durante un período de tiempo más largo.

El potencial cero del electrodo y la pendiente están determinados por una calibración. Se recomienda realizar al menos una calibración de 2 puntos. Cuanto mayor sea el rango que se calibra, más buffeds se deben medir. Además, el valor de pH de la muestra medida debe estar dentro del rango de calibración. Una calibración siempre permite una comprobación del electrodo de medición. Si la pendiente y/o el potencial cero están fuera del rango nominal (por ejemplo, 95-103%, o pH 6.8-7.2, respectivamente), es necesario limpiar o incluso reemplazar el electrodo.

Las soluciones buffer que se utilizan para la calibración son soluciones muy precisas con un valor y precisión garantizados. Para garantizar que este valor permanezca sin cambios, debe evitarse la contaminación de la solución, minimizarse la absorción de CO2 y no debe utilizarse el buffer después de la fecha de caducidad especificada por el fabricante.

Posibles influencias de la muestra.

Además, la preparación de la muestra y la medición de la muestra deben tenerse en cuenta. La estabilidad de la muestra, es decir, el cambio de la muestra a lo largo del tiempo o su tendencia a absorber CO2 (lo que conduce a una reducción del valor de pH), puede tener una gran influencia en la precisión y la exactitud de los resultados. Por lo tanto, las muestras deben analizarse lo más rápido posible después del muestreo. Se debe garantizar la homogeneidad de la muestra y sus submuestras a lo largo de la medición, por ejemplo, a través de la agitación.

En resumen: muchos factores que influyen en las mediciones de pH pueden controlarse mediante la elección de un electrodo adecuado (idealmente con un sensor de temperatura integrado) para la muestra en cuestión. Sin embargo, el factor humano nunca debe ser ignorado. Los diferentes hábitos de diferentes usuarios con respecto al manejo de hardware y muestras pueden desempeñar un papel importante y pueden tener un gran impacto en los resultados de las mediciones de pH. A pesar de eso, se presta poca atención a este hecho y sus influencias son incluso a menudo descuidadas.