instrumentos de medición de ph
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Descripción del Funcionamiento, Calibración y Configuración de los instrumentos medidores de pH en un Sistema de Control IndustrialTRANSCRIPT
Instrumentos de medición de pH
Objetivos:
Al finalizar la sesión el participante estará en condiciones de identificar y comprender el funcionamiento, calibración y configuración de los instrumentos de medición de pH Industriales
Generalidades En 1909, el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno (pH) como el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones hidrógeno. Esto es: Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando así el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1x10-8 M (0.00000001) es simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10-8] = 8 La relación entre pH y concentración de iones H se puede ver en las siguiente tablas, en las que se incluyen valores típicos de algunas sustancias conocidas:
pH = - log [H + ]
Valores del pH de algunos materiales
Productos conocidos
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Jugo de limón
Jugode naranja
Cerveza
Queso
Leche
Agua pura
Huevo
Leche Magnesia
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
H2SO4
4.9% (1N)
HCl 0.37%(0.1N)
Ácido acético0.6% (0.1N)
HCN 0.27%(0.1N)
Bicarbonato de sodio 0.84% (0.1N)
Acetato de Potasio 0.98% (0.1N)
NH4OH 0.017% (0.01N)
NH4OH 1.7% 1.0NCaOH (sat)
NaOH 4%
Valores del pH de algunos materiales
Productos Químicos
El pH es un indicador de la acidez de una sustancia.Está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia.El resultado de una medición de pH viene determinado por una consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de iones hidroxilo (OH-).Cuando el número de protones iguala al número de iones hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá entonces un pH alrededor de 7.
La palabra pH es la abreviatura de "pondus Hydrogenium".Esto significa literalmente el peso del hidrógeno.El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número.
Cuando los ácidos entran en contacto con el agua, los iones se separan. Por ejemplo, el cloruro de hidrógeno se disociará en iones hidrógeno y cloro (HCL-- H+ + CL-).Las bases también se disocian en sus iones cuando entran en contacto con el agua. Cuando el hidróxido de sodio entra en el agua se separará en iones de sodio e hidroxilo (NaOH-- Na+ + OH-).
¿Por qué medimos el pH?Para obtener productos con propiedades
definidasPara obtener productos con menor costo Para evitar daños a las personas, materiales
y medio ambiente Para cumplir reglamentos y legislaciones Para adquirir nuevos conocimientos El valor del pH en el agua, es utilizado también
cuando nos interesa conocer su tendencia corrosiva o incrustante, y en las plantas de tratamiento de agua.
Un pH muy ácido o muy alcalino, puede ser indicio de una contaminación industrial.
La determinación del pH en el agua es una medida de la tendencia de su acidez o de su alcalinidad.Un pH menor de 7.0 indica una tendencia hacia la acidez, mientras que un valor mayor de 7.0 muestra una tendencia hacia lo alcalino.El pH es un factor logarítmico; cuando una solución se vuelve diez veces más ácida, el pH disminuirá en una unidad.Si una solución se vuelve cien veces más básica, el pH aumentará en dos unidades.
Métodos de determinación del pH
Existen varios métodos para medir el pH. Los más usados son el método del colorímetro y el método del electrodo.
Método del Colorímetro.• Usa un trozo de papel indicador del pH. Cuando se
introduce el papel en una solución, éste cambia de color. Cada color diferente indica un valor de pH diferente.
• Este método no es muy preciso y no es apropiado para determinar valores de pH exactos.
• Existen tiras de test disponibles, capaces de determinar valores más pequeños de pH, tales como 3.5 o 8.5.
El método del Electrodo•Este método determina el pH, midiendo el potencial generado (milivolts ) por un electrodo de vidrio que es sensible a la actividad del ión H+,
•Este potencial es comparado con un electrodo de referencia, que genera un potencial constante e independiente del pH. El electrodo de referencia que se utiliza es el de calomel saturado con cloruro de potasio, el cual sirve como puente salino que permite el paso de los milivolts generados hacia al circuito de medición.
•El potencial de las cargas determina el número de iones H+ y OH- y cuando esto haya sido determinado el pH aparecerá digitalmente en el pH-metro.
• El potencial depende de la temperatura de la solución. Es por eso que el pHmetro también muestra la temperatura.
U = Emedición - E
referencia
Cadena de medición
Electrodos separados
Conector
Hilo de Medición
Cuerpo de Vidrio
Buffer InternoMembrana
Entrada de electrolito
Elemento de referencia
Electrolito
Diafragma
El e
ctro
do d
e re
fere
ncia
El e
ctr
od
o d
e m
ed
i ci ó
n
Electrodos combinados
Conector
Electrolito
Elemento de ReferenciaHilo de Medición
DiafragmaBuffer interno
Membrana
Entrada de electrolito
Membrana de medición
H+ H+
++
++
+
+
---
---
membranade vidrio
membrana de vidrio (0.2 - 0.5mm)
película de gel esp. 100 m
cargapositiva
carganegativa
Buffer interno
Membrana
Electrodo de Referencia
El potencial del electrodo de medición no puede ser medido individualmente. Es necesario un electrodo de referencia.
El potencial de este electrodo debe ser independiente del potencial de la muestra.
Hilo de Plata
Cloruro de PlataElectrolito de referencia(solución de KCl)
DiafragmaCl- es alto y constante
para que E sea constante
E = Eo + 2.3RT logaCl- F
Sistema de referencia Ag/AgCl
El pHmetro El pHmetro es un sensor utilizado en el método electroquímico para medir el pH de una disolución. La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones.
•Consiste en un par de electrodos, uno de calomel (mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolución en la que queremos encontrar el pH. La barita de soporte del electrodo es de vidrio común y no es conductor, mientras que el bulbo sensible, que es el extremo sensible del electrodo, esta formado por un vidrio polarizable (vidrio sensible de pH).•Se llena el bulbo con la solución de acido clorhídrico 0.1N saturado con cloruro de plata. El voltaje al interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de manera que la diferencia de potencial solo depende del pH del medio externo.•El alambre que se sumerge al interior (normalmente Ag/AgCl) permite conducir este potencial hasta un amplificador.
Mantenimiento de los electrodosEl electrodo de vidrio es relativamente inmune a las interferencias del color, turbidez, material coloidal, cloro libre, oxidante y reductor. La medida se afecta cuando la superficie de la membrana de vidrio está sucia con grasa o material orgánico insoluble en agua, que le impide hacer contacto con la muestra, por lo tanto, se recomienda la limpieza escrupulosa de los electrodos.Los electrodos tienen que ser enjuagados con agua destilada entre muestras. No se tienen que secar con un trapo, porque se podrían cargar electrostáticamente. Luego se deben colocar suavemente sobre un papel, sin pelusa, para quitar el exceso de agua.
Calibración
•Como los electrodos de vidrio de pH miden la concentración de H+ relativa a sus referencias, tienen que ser calibrados periódicamente para asegurar la precisión.•Por eso se utilizan buffers de calibración (disoluciones reguladoras de pH conocido).
¿ Cómo es calibrado un electrodo de pH?
1 Punto Cero: pH7 buffer
2 Slope: pH4, pH9.2, pH10 u otro buffer
3 Use siempre buffers nuevos y fiables
4 Lave y seque el electrodo entre los buffers
NUNCA RASPE EL ELECTRODO
Calibración del Punto Cero
-mV
+mV
pH 4 7 9
Antes de lacalibraciónCalibrado
Ajuste del Slope
-mV
+mV
pH 4 7 9
Calibrado
175 175 mV = slope teórico a 20oC
Antes de lacalibración
¿ Con qué frecuencia debemos calibrar ?
• La naturaleza de la solución a ser medida
• La precisión deseada
• La calidad del electrodo
La frecuencia depende de :
Precauciones• El electrodo debe mantenerse humedecido
siempre. Se recomienda que se guarde en una solución de 4M KCl; o en un buffer de solución de pH 4 o 7.
• No se debe guardar el electrodo en agua destilada, porque eso causaría que los iones resbalaran por el bulbo de vidrio y el electrodo se volvería inútil.
Errores que afectan a las mediciones de pH con electrodo de vidrio
• -Error Alcalino: Los electrodos de vidrio ordinarios se vuelven sensibles a los materiales alcalinos con valor de pH mayores a 9.
• -Error Ácido: En un pH menor a cero, los valores obtenidos tienden a ser más altos.
• -Deshidratación: Resultados falsos.• -Temperatura: La medición de pH varia con la
temperatura, esta variación puede compensarse.
Error Alcalino
• Un error considerable ocurre cuando hacemos mediciones de pH con membranas convencionales, en valores arriba de 12• La membrana pasa a ser sensible también a iones Na+
[Na+] = 0.1 mol/L (25oC)
LoT
A41
HA
pH1413121110987
pH0.6
0.4
0.2
Error Alcalino
¿ De qué depende una medición de pH precisa ?
CalibraciónProcedimiento correctoBuffers nuevos y
preciso (Certificados)Frecuencia adecuadaEsperar la estabilidad
¿ De qué depende una medición de pH precisa ?
Diferencias entre calibración y medición
Calibración Temperatura
Calibración Temperatura Electrodo
Diafragma limpioTipo correctoInstalación correctaMuestra homogeneizada (Agitación)
¿ De qué depende una medición de pH precisa ?
Calibración Temperatura Electrodo Precisión real:
Laboratorio: + 0.02 pH Proceso: + 0.1 pH
¿ De qué depende una medición de pH precisa ?
Almacenamiento de electrodos de pH
• Nunca guarde electrodos sin electrolito
• Guarde siempre en el electrolitos adecuado
• ¡¡¡ Nunca guarde en agua destilada !!!
Línea de productos
Electrodos de pH
Electrodos Gel
Linea DPA
InPro 3200
Electrodos Xerolyt
Linea DXK
InPro 4200
Electrodos Xerolyt
InPro 4010
InPro 4500 VP
Electrodos con electrolitos líquidos
Linea 465
InPro 2000
Línea de productos
Transmisores de pH
Value line pH 2050
4 HilosFunción Control P2 relés de contacto1 relé de lavado o alarmaInstalación en panel
Value line pH 2100
4 o 2 HilosEx / Hart / Profibus2 relés de contacto1 relé de lavado1 relé de alarmaProteción IP65Sensocheck
Value line pH 2500
4 HilosRS485Proteción IP65SensocheckFunción InCleanLog Book
Línea de productos
Soportes
Soportes fijos
InFit 764
InFit 761
Soportes retractiles
InTrac
Soportes de inmersión
InDip
Línea de productos
Accesorios
Soluciones
Buffers de calibraciónSoluciones de mantenimientoElectrólitos
Línea de laboratorio
Equipos PortátilesEquipos de LabAccesórios
Sonda ATC. Thermosensor colocado en la muestra junto con electrodo de pH. pH-metro, permite ajustarse a los cambios en la
temperatura de la muestra.
Figura 4. Temperatura y pH. Medidores que pueden compensar el efecto de la temperatura sobre la respuesta de los electrodos de medición, como un gráfico en esta cifra. Sin embargo, los medidores no compensan los cambios en el pH de la muestra que son
dependientes de la temperatura.
Salida para conectar una grabadora
Volver medidor de pH.
ATC sonda se conecta aquí
Cable de alimentación
Electrodo se conecta aquí