Universidad del Cauca Facultad de Ciencias Naturales y de la Educacin Ingeniera Fsica MEDICION DE POTENCIAL DE HIDROGENO (pH) Eduardo Castillo , Pablo Prado , Julin lvarez , Fausto Papamija

RESUMEN: Se efectu medicin de pH a sustancias como: agua de grifo, caf sin azcar, caf con azcar, caf con diferentes concentraciones de leche, jugo de naranja solo y jugo de naranja con diferentes concentraciones de agua; para lo cual se utiliz el pH-metro; instrumento que despus de calibrar brindo mediciones que llevaron a considerar el nivel de acidez de cada sustancia. Palabras claves: pH metro, electrodo, acido, bsico, neutro, 744 PHMETER.

INTRODUCCION

MARCO TEORICO

Una medida muy importante en muchos procesos qumicos en lquidos (El industrial, la manufactura farmacutica, la produccin de comida, etc.) es el pH. El trmino del pH traduce los valores de la concentracin de iones de hidrogeno que se encuentra en los rangos 1 y 10 x -14 gramo- por litro entre los nmeros 0 y 14.

De cualquier forma, la diferencia de potencial ser dada por la ecuacin de Nernst:

La medicin del pH de las sustancias que nos rodean permite hacernos una idea de los beneficios o perjuicios que conlleva nuestra interaccin con ellas. Los pH-metros efectan una medida potenciomtrica del pH, y normalmente van equipados con un electrodo de vidrio, que posee una membrana sensible a las variaciones de pH, y selectivo a los iones H+. La parte electrnica del aparato realiza una medida de la diferencia de potencial entre la membrana y la disolucin, que mediante la ecuacin de Nernst es transformada a escala de pH.

Donde el subndice C se refiere a la celda de concentracin conocida mientras que el sub ndice M a la muestra de pH desconocido. Los corchetes indican concentracin molar. Si las actividades de H+ y de H2 en la celda de composicin conocida (es decir sub "C") fuesen unitarias, se estara trabajando con el electrodo estndar de hidrgeno, as que el primer trmino de la ecuacin se hace cero. Adems, si la presin del hidrgeno gaseoso fuese 1 atmsfera, el denominador del trmino bajo logaritmo sera 1 y el potencial es solamente dependiente de la concentracin de hidrgeno ionizado en la celda que contiene la muestra.

As:

Figura 2. Resultado de pH con el 744 PHMETER

Los electrodos (Sensores) de pH (Potencial de hidrgeno) lo que generan es Milivoltaje (59.2 mV por unidad de pH a 25 C.).

Figura 1. pHMETRO 744

Puesto que las potencias grandes de diez son incmodas de manejar, se ha introducido una notacin logartmica, llamada escala de pH. El smbolo pH significa potencia negativa de la concentracin de in hidrgeno. El pH es el logaritmo cambiado de signo de [H+]:

Los sensores de pH funcionan por diferencia de potencial con una especie de electrodos emanando cierto potencial, de acuerdo al potencial transferido el equipo calcula por su algoritmo el pH del fluido y normalmente este sensor tiene una compensacin de temperatura. El sensor de pH es un sensor qumico que trabaja por diferencia de potencial, pero que tiene una salida de corriente muy baja, por eso la electrnica de la interface para su funcionamiento es de muy alta impedancia para ello se usa un amplificador operacional CMOS (10 M) o mas de entrada.

Figura 3. Soluciones Buffer para calibracin del equipo

RESULTADOS MATERIALES: y y y y PH METRO soluciones acuosas: leche, caf, jugo de naranja. Agua destilada. Paos de papelCALIBRACION: Figura 4. Calibracin con solucin Buffer pH 7

Para calibrar el instrumento, se utilizan soluciones patrn (Buffer), considerando que los valores que se espera medir deben estar dentro del rango de los patrones utilizados. Los pasos a seguir: y Inmersa el electrodo en la primera solucin Buffer y Presione y Para la temperatura se cuenta con un sensor de temperatura Pt 1000, el cual da la medida directamente. y La primera solucin Buffer esta medida. Despus el display indica que inmersa la segunda solucin buffer, luego de un tiempo se saca y se presiona ENTER. y La segunda solucin Buffer esta medida. Despus de la calibracin, la pendiente y la asimetra pH del electrodo son brevemente mostradas y el instrumento, esta listo para realizar las medidas. y Si el display del pH-metro para, es porque la pendiente y la asimetra pH estn fuera de los lmites. Si se desea aceptar el valor, presione ENTER. De otra forma presione para regresar al antiguo valor.

Figura 5. Calibracin con Solucin Buffer pH 4

(pH: 3.88 a 25C)y

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Despus de la calibracin, el instrumento informa sobre la pendiente de los electrodos y la asimetra del pH (pHas) antes de comenzar con la medida. Al momento de tomar las mediciones es pertinente limpiar el electrodo con agua destilada, para evitar contaminaciones que alteren los resultados.

ANALISIS DE RESULTADOS

Figura 6. Limpieza del electrodo entre cada medicin y

Por ltimo se debe limpiar el instrumento con mucho cuidado para no alterar el sensor. y RESULTADOS

Figura 7. Grafica de variacin del pH para el cafe En esta grafica podemos observar la variacin del pH conforme aumentamos la cantidad de caf con leche cabe aclarar que la primera medicin fue hecha con el caf sin leche a una temperatura de 40 C .

Pendiente de calibracin 13.4 con 88.5% de exactitud. Con este resultado debemos aumentarle aproximadamente 0.12 a cada medida para el mayor rango de probabilidad de la medidaMuestras Agua de grifo Caf sin azcar Caf + azcar Caf + azcar+ leche Caf + azcar+ leche Caf + azcar + leche Caf + azcar+ jugo de naranja Jugo de naranja Jugo de naranja +agua de grifo Jugo de naranja +agua de grifo Jugo de naranja +agua de grifo Cantidad 50ml 50ml 50ml 7grms 50ml 7grm 50m l 50ml 7grm 100 ml 50ml 7grm 150 ml 90ml 7grm 90m l 50ml 50ml 50ml 50ml 50ml 100ml 150ml PH 6.7 5.15 5.22 6.6 6.63 6.68 3.63 3.92 3.14 3 2.98 T(C) 20 40.5 40 28 26.3 24.8 24.2 21.8 21 21.5 21.8

Figura 8. Grafica de variacin del pH y En general las muestras tenan una temperatura de 20-26C, un rango conveniente para la calibracin del pHmetro. Los errores dados por las diferencias de las medidas tomadas y las esperadas pueden ser causados por residuos en la superficie de la membrana de vidrio, lo cual impide hacer un contacto efectivo

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con la muestra, adems de las impurezas que presentan las muestras. Puesto que se espera una medicin de 7 para el agua por tener en teora un ph neutro y aunque la medicin que se obtuvo estuvo muy cerca del valor esperado esto puede ser casado por una sumatoria de variables que dieron como resultado de la coincidencia un valor aparentemente bueno. Es posible que las mediciones se vean afectadas ya que el electrodo esta desgastado (largo tiempo de ejecucin) o por errores del experimentador en la calibracin y la limpieza.

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directamente el pH de la disolucin, para lo cual es necesario hacer un calibrado previo con una sustancia de pH conocido. Para lograr ms precisin en los valores obtenidos del pH-metro se debe evitar dejar la solucin expuesta por tiempo prolongado ya que al CO2 del aire puede reaccionar con algunas sustancias y as variar el pH. ANEXO CARACTERSTICAS TCNICAS

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Para obtener una medida ms aproximada a los valores esperados de pH es necesario tomar varias mediciones a cada muestra. La resolucin del equipo utilizado en el laboratorio es de 0.01 pH, por tanto es de esperar medidas muy precisas, pero debido a la manipulacin del electrodo los resultados obtenidos se ven afectados generando as un mayor error en las mediciones. CONCLUSIONES

Figura 25. PH METRO 744

Aplicaciones El pH-Metro 744 Con el soporte 6.2051.020 (opcional) Display Pantalla LCD, 50 mm de ancho x 25 mm de alto; el contraste es ajustable. Altura de las cifras 10 mm para el valor medido 6,9 mm para la temperatura Resolucin del valor indicado pH 0,01 Temperatura 0,1 C Potencial 1 mV Indicacin de la deriva Durante la medida el instrumento indica tanto la existencia como la direccin de la deriva.

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El mtodo electroqumico para la obtencin del pH es el ms eficaz ya que se obtiene una medida cuantitativa en comparacin a otros mtodos en donde la obtencin del pH es de modo cualitativo. La temperatura de referencia del instrumento es de 25C as que bruscos cambios en la temperatura provocan cambios en el pH de las soluciones. El pH-metro est diseado de forma que la lectura en la escala representa

Compensacin de la temperatura Compensacin automtica del valor de la pendiente en funcin de la temperatura cuando est conectada una termo sonda Pt 1000, en la gama de temperaturas 0,0 ... 100,0 C. Calibracin Calibracin a dos puntos o a un punto con identificacin automtica del tampn y, si est conectada la Pt 1000, compensacin automtica de la temperatura. Memoria de datos no voltil Los datos de calibracin y los parmetros permanecen memorizados cuando se desconecta el aparato. Alimentacin 230 V: adaptador a la red 6.2117.050 con conector europeo 115 V: adaptador a la red 6.2119.050 con conector americano Consumo de corriente con Pt 1000 conectado: mximo 15 mA. Dimensiones y peso Anchura 172 mm, longitud 188 mm, Altura 40 mm. Peso con barra de soporte 900 g

BIBLIOGRAFIA http://www.seafriends.org.nz/dda/ph.ht m#How y http://www.ph-meter.informacin y http://www.sensorland.com/HowPage03 7.html y http://www.sensorex.com/support/educa tion/pH_education.html y http://www.emesystems.com/OL2ph.htm y