POTENCIOMETRO
Instrumento encargado de medir el pH de una solución.
El
pH es una medición de acidez de una solución y se define convencionalmente como
el logaritmo negativo de la actividad del ión Hidrógeno: pH = -Log10 aH+, donde
aH+ es la concentración del ión hidrógeno.
Fundamento
De La PotenciometríaEsta prueba se basa en la determinación de la actividad de iones hidrógeno, empleando un instrumento potenciométrico, con sensibilidad para reproducir pH de 0.05 o 0.005 unidades usando un electrodo indicador al ión hidrógeno como un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia apropiado, detectando el aparato el potencial en mili volts (mV) y en unidades de pH
Para
las pruebas de pH se utiliza ampliamente el electrodo de vidrio porque da una
respuesta inmediata a los cambios de rápidos de la actividad del ión hidrógeno
aun en soluciones poco reguladas, mediante el desarrollo de un potencial
eléctrico en la interface vidrio/ liquido. A temperatura constante, este
potencial varía linealmente con el pH de la solución que está siendo medida,
además de que este electrodo no lo perturban los agentes de oxidación o de
reducción.
El
cambio de potencial por unidad de pH es conocida como la pendiente del
electrodo (la pendiente de un electrodo al 100 % de eficiencia varia en el
orden de 59.16 mV por unidad de pH a una temperatura de 25 ºC. De acuerdo con
la respuesta Nernst teórica). Este valor se incrementa con la temperatura. Una
pendiente teórica se conoce como la pendiente de Nernst, y es idéntica a la
desarrollada por el electrodo de Hidrógeno. Los valores de la pendiente de los
electrodos de pH se aproximan muy cercanamente a los valores teóricos.
El
potenciómetro es un medidor de mili volts D.C. con una impedancia alta para
medir el potencial eléctrico de los electrodos en una solución. Mediante un
sistema electrónico de balanceo en cero, el incremento es capaz de expresar el
potencial medido directamente en mili voltios o, por conversión, en unidades de
pH, la red de circuitos del instrumento consiste primordialmente de un paso de
entrada dual–FET electrométrica, un amplificador operacional con
realimentación, vías de conversión mili voltios a pH, un indicador de lectura
digital o analógica, y una fuente de abastecimiento de corriente regulada.
Los
elementos fundamentales del circuito de un potenciómetro sencillo se presenta
en la figura siguiente, se conecta una célula de trabajo (Et) (que puede ser
una pila seca o de batería de potencial mayor que el que se desea medir), a una
celda que se desea medir (Ex), se conecta la misma resistencia con una
polaridad en oposición a la Et, mediante un contacto fijo(A) y un contacto
corredizo (C). El Galvanómetro (G) en serie nos mide el paso de corriente y el
voltímetro (V), en paralelo a la célula problema, de las lecturas aproximadas
del voltaje. Para calibrar el instrumento se conecta el conmutador a la celda
patrón (Ep) cuyo potencial se conoce con exactitud y se mueve el contacto (C)
hasta coincidir con (B). Se cierra ahora el circuito en (K) y se observa una
desviación en el galvanómetro. Se ajusta a continuación la resistencia (R)
hasta que no se aprecie paso de corriente en el galvanómetro (punto cero). En
estas condiciones la caída de potencial entre (A) y (B) es la misma que el
voltaje de la celda patrón. Se retira luego (ES) y se conecta la celda que se
desea medir (problema), (Ex), moviéndose a continuación el contacto (C) hasta
que el galvanómetro no registre paso de corriente. En este momento la caída de
potencial entre (A) y (C) es igual al potencial de la celda problema y
representa la fracción AC/AB conocida del voltaje de la celda patrón (Ep)
utilizada para la calibración. Generalmente la resistencia (AB) esta enrollada
en forma circular, y tiene acoplada una escala en voltios y milivoltios, de tal
forma que cualquier porción de contacto (C) puede leerse directamente en la
celda. Se calibra el instrumento colocando la celda de tal forma que indique el
voltaje exacto de la celda patrón (Ep) y ajustado (R) hasta corriente cero.
Cualquier voltaje desconocido (Ex), puede leerse en la escala de voltios o mili
voltios.
Para
medir el pH puede graduarse directamente la escala, teniendo en cuenta que un
cambio de la unidad de pH corresponde a un cambio de 0.059 V (a 25 ºC) en la
F.E.M. de la celda. El instrumento se calibra utilizando una solución
reguladora de pH conocido en la celda (Ex) y ajustando la resistencia (R) hasta
corriente cero. La solución a medir se coloca en la celda, moviendo luego el
contacto (C) hasta que no pase corriente por el galvanómetro, el pH se lee
directamente en la escala graduada. Cuando se utiliza un electrodo de vidrio
para medir el pH se sustituye el galvanómetro por un amplificador de vacío.
Para
su funcionamiento óptimo, el instrumento debe mantenerse continuamente con
corriente y en método de reserva cuando no se utilice, siguiendo este
procedimiento no abra que esperar a que el instrumento caliente cada vez que se
use. Por añadidura se evitan en el instrumento las fluctuaciones grandes de
señal y, al mismo tiempo, se reserva la vida de la presentación analógica o
digital.
Para
asegurar el funcionamiento adecuado tanto del electrodo como de las partes
eléctricas del potenciómetro es necesario realizar calibraciones.
BIBLIOGRAFIA:
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