CALIBRACIÓN DE UN PEACHÍMETRO

APLICACIONES

Este procedimiento se aplica a los equipos destinados a la medida del pH: peachimetros (analógicos y digitales), sus electrodos (de referencia y de medida o vidrio, o bien, combinados o mixtos para determinación del pH, y sistemas de medida de pH.

Se aplica también a otros equipos de medida de parámetros químicos (redox, etc.) asimilables a éstos, en ausencia de procedimientos de calibración específicos para ellos.

FUNDAMENTOS

El sistema para la determinación electroquímica del pH está formado por un electrodo de medida y uno de referencia. El electrodo de referencia debe presentar un valor constante del potencial independientemente del valor del pH, de la solución a estudiar y de las condiciones de medida. El electrodo de medida por su parte, debe responder únicamente a la actividad de los iones H+ de la disolución.

El sistema se complementa con la electrónica asociada a los electrodos de medida y de referencia, que nos permite leer la lectura en unidades de pH o en milivoltios, además de compensación automática o manual de temperatura, ajuste de cero y pendiente.

La escala de medida del pH se extiende desde 0 hasta 14. La parte baja de la escala corresponde a las soluciones fuertemente ácidas, mientras que los valores altos del intervalo están relacionados con las soluciones fuertemente básicas.

La relación que liga la diferencia de potencial y el pH de la disolución a determinar viene dada por la ecuación de Nernst. Ei = N*(pHi - pHp)Donde:Ei = Diferencia de potencial entre el electrodo de referencia y el electrodo de medida; que será igual a la diferencia de potencial existente entre la parte interior y exterior de la membrana de vidrio del electrodo de medida, si la referencia externa (electrodo de referencia) es la misma que la referencia interna del electrodo de medida. 

N = Factor del Nernst N = Ln 10.RT/F, siendo R = 8.3143 [J.K-1 mol -1] la constante de los gases perfectos, T la temperatura en grados Kelvin y F = 96487 [C. mol-1] la cte. de Faraday.

pHi = Es el pH conocido de la solución interna del electrodo de medida. Normalmente pHi = 7.

pHp = Es el pH de la disolución que se quiere determinar.

PRÁCTICA CALIBRACIÓN DEL PH- METRO

La relación matemática entre los valores del pH y los valores de E proporcionado por un pH-metro en unas condiciones físicoquímicas fijas, debe ser de tipo lineal. Es decir, cada par de valores (pH, E) debe pertenecer a una misma recta.Para que el phmetro nos aporte datos fiables, se deberá calibrar de manera que cumpla las condiciones descritas.El método a seguir para la calibración es el siguiente:

o Ajuste al punto 0 . En esta primera parte de la calibración procederemos asi:

1. trazaremos en un diagrama una recta obtenida al unir dos puntos de valores conocidos: (pH1, E1) y (pH2-E2) que se obtienen determinando los valores de E respectivos en dos disoluciones tampón (la 1ª de valor 7, y la 2ª de valor 4 o 9 generalmente). El valor E1 obtenido con el pH-metro a partir del tampón 7 es el potencial de asimetría.

2. Una vez trazada la recta, calcularemos su pendiente (S), mediante la fórmula:

E2 - E1

S = P H1- p H2

En el eje de ordenadas se miden los valores de E en milivoltios (mV) y, en el eje de abscisas, los valores de pH. La recta obtenida tendrá una pendiente de valor negativo, aunque por comodidad en el cálculo, la fórmula anterior no dé siempre resultados de valor positivo.

3. A continuación hallamos la ecuación de la recta trazada sabiendo su pendiente y un punto cualquiera de la misma (pH1, E1):

E = S p H + (E1 – S p H1)

Desarrollando esta expresión y teniendo en cuenta que S es negativa, tendremos:

E = - S pH + E1 + S pH1 E = E1 + S(pH1-pH)E – E1 - S pH1 = - S pH E – E1 = S (pH1- pH)

Despejando la variable pH, obtenemos:

pH = pH1 – (E-E1)/S

4. Cuando se resta el valor de E1 se dice ajuste al punto 0, es decir suponiendo que E1 sea 0 mV. Ambas rectas son paralelas con una distancia entre sí en mV igual a E1, y la nueva recta pasa por el punto (7,0).

o Compensación de la pendiente. Se trata de compensar el efecto de la temperatura sobre el pH en el proceso de calibración, para ello se multiplica el valor de la pendiente por la relación entre las temperaturas absolutas de la muestra (Tm) y la de calibración (Tc).

E = E1 + S(pH1-pH)*Tm/Tc o bien,

pH = pH1 – (E-E1)/S* Tc/Tm

EJEMPLO DE CALIBRACIÓN DEL PH-METRO

Hallar la la ecuación recta de calibración de un phmetro que nos proporciona un potencial de asimetría E1 de 25 mV cuando se valora una disolución tampón de ph 7. Al valorar un tampón 4, el aparato marca un valor E2 = 199 mV. La temperatura de calibración es de 19º C y la de la muestra es de 30ºC.o Ajuste al punto 0

E2 - E1

S = = (199 – 25)/(7-4) = 58P H1- p H2

E = E1 + S(pH1-pH); E = 25 + 58(7-pH), E = 431-58 pH (recta 1)

Si restamos el valor E1 = 25 a la ecuación anterior, se obtiene la recta 2 y se habrá realizado el ajuste al punto 0.

E= 406-58 pH (recta 2)

o Ajuste de pendiente,

S´= (Tm/Tc)S = (273+30)/(273+19)*58 = 60,18

E = 0 + 60,18(7-pH) = 421,26- 60,18pH (recta 3)

PRÁCTICA CON TRES DILUCIONES DE ACÉTICO

1. Elaborar la ecuación de la recta para 3 diluciones de ácido acético puro glacial, de concentraciones de 0,1 / 0,2/ y 0,3 Molar.

o Intercpolar una muestra problema y averiguar su pH.