Diseño y principio de funcionamiento del medidor de pH

- Feb 27, 2018 -

Diseño y principio de funcionamiento del medidor de pH

  1. 1. DISEÑO DEL MEDIDOR DE pH Y TRABAJO

  2. 2. • Un medidor de pH proporciona un valor de cuán ácido o alcalino es un líquido. El principio básico del medidor de pH es medir la concentración de iones de hidrógeno. Los ácidos se disuelven en agua formando iones de hidrógeno cargados positivamente (H +). Cuanto mayor es esta concentración de iones de hidrógeno, más fuerte es el ácido. De forma similar, el álcali o las bases se disuelven en agua formando iones de hidrógeno cargados negativamente (OH-). Cuanto más fuerte es una base, mayor es la concentración de iones de hidrógeno cargados negativamente. La cantidad de estos iones de hidrógeno presente solución se disuelve en cierta cantidad de agua determina el pH. • Un valor de pH de 7 indica una solución neutral. El agua pura debe tener un valor de pH de 7. Ahora, los valores de pH inferiores a 7 indican una solución ácida, mientras que un valor de pH superior a 7 indicará una solución alcalina. Una solución con un valor de pH de 1 es altamente ácida y una solución de pH de 14 es altamente alcalina. ¿QUE ES pH?

  3. 3. • Un medidor de pH se compone de una sonda, que a su vez se compone de dos electrodos. Esta sonda pasa señales eléctricas a un medidor que muestra la lectura en unidades de pH. La sonda de vidrio tiene dos electrodos porque uno es un electrodo sensor de vidrio y el otro es un electrodo de referencia. Algunos medidores de pH tienen dos sondas separadas, en cuyo caso uno sería el electrodo sensor y el otro el punto de referencia. • Ambos electrodos son bombillas huecas que contienen una solución de cloruro de potasio con un cable de cloruro de plata suspendido en ella. El electrodo de detección de vidrio tiene una bombilla compuesta por un vidrio muy especial recubierto con sílice y sales metálicas. Este electrodo sensor de vidrio mide el pH como la concentración de iones de hidrógeno que rodea la punta del bulbo de vidrio de pared delgada. El electrodo de referencia tiene una bombilla hecha de un vidrio o plástico no conductor. • Cuando un metal entra en contacto con otro, se produce una diferencia de voltaje debido a sus diferencias en la movilidad de electrones. Similar es el caso con dos líquidos. Un medidor de pH mide esencialmente el potencial electroquímico entre un líquido conocido dentro del electrodo de vidrio (membrana) y un líquido desconocido en el exterior. Debido a que el bulbo de vidrio delgado permite principalmente los iones de hidrógeno pequeños y ágiles interactuar con el vidrio, el electrodo de vidrio mide el potencial electroquímico de los iones de hidrógeno o el potencial de hidrógeno. Para completar el circuito eléctrico, también se necesita un electrodo de referencia. PRINCIPIO BÁSICO DE UNA BOMBILLA DE VIDRIO DE MEDIDOR DE pH

  4. 4. Una sonda de pH moderna típica es un electrodo combinado, que combina el vidrio y los electrodos de referencia en un solo cuerpo. El electrodo combinado consta de las siguientes partes: • Una parte sensora del electrodo, un bulbo hecho de un vidrio específico • Electrodo interno, generalmente electrodo de cloruro de plata o calomelano • Solución interna, generalmente una solución tamponada de pH = 7 de 0.1 mol / L KCl para electrodos de pH • Electrodo de referencia, generalmente del mismo tipo que 2 • Solución interna de referencia, generalmente 0.1 mol / L de KCl • Unión con solución estudiada, generalmente hecha de cerámica o capilar con asbesto o fibra de cuarzo. • Cuerpo de electrodo, hecho de vidrio o plástico no conductor. La parte inferior de un electrodo de pH se expande en una bombilla redonda de vidrio. El electrodo de pH se considera mejor como un tubo dentro de un tubo. El tubo más interno (el tubo interior) contiene una solución inmutable de HCl 1 × 10-7 mol / L. También dentro del tubo interior está el extremo del cátodo de la sonda de referencia. El extremo anódico se envuelve alrededor de la parte exterior del tubo interno y termina con el mismo tipo de sonda de referencia que estaba en el interior del tubo interno. Se llena con una solución de referencia de 0.1 mol / L de KCl y tiene contacto con la solución en el exterior de la sonda de pH por medio de un tapón poroso que sirve como puente de sal. ¿CÓMO SE DISEÑA LA SONDA DE pH?

  5. 5. • Un electrodo de cloruro de plata es un tipo de electrodo de referencia, comúnmente utilizado en mediciones electroquímicas. Por ejemplo, generalmente es el electrodo de referencia interno en los medidores de pH. La reacción es entre el metal de plata (Ag) y su sal - cloruro de plata (AgCl, también llamado cloruro de plata (I)). Las ecuaciones correspondientes pueden presentarse de la siguiente manera: • Esta reacción se caracteriza por una rápida cinética del electrodo, lo que significa que se puede pasar una corriente suficientemente alta a través del electrodo con la eficiencia 100% de la reacción redox (disolución del metal o deposición catódica del iones de plata). Se ha demostrado que la reacción obedece a estas ecuaciones en soluciones de valores de pH entre 0 y 13.5. ELECTRODO DE CLORURO DE PLATA

  6. 6. El medidor de pH mide la diferencia de potencial y sus cambios a través de la membrana de vidrio. La diferencia de potencial debe obtenerse entre dos puntos; uno es el electrodo que entra en contacto con la solución interna. Se obtiene un segundo punto conectándose a un electrodo de referencia, inmerso en la solución estudiada. A menudo, este electrodo de referencia está construido en el electrodo de vidrio (un electrodo de combinación), en un cuerpo concéntrico de doble cilindro del dispositivo. FUNCIONAMIENTO DE UN MEDIDOR DE pH

  7. 7. • Ag / AgCl | HCl | vidrio || solución probada | electrodo de referencia) • AgCl (s) | KCl (aq) || 1 × 10-7M H + solución || membrana de vidrio || Solución de prueba || unión cerámica || KCl (aq) | AgCl (s) | Ag (s) • La diferencia de potencial relevante para la medición de pH se acumula en la interfaz exterior de cristal / solución marcada || • La bombilla se sella a un tubo de vidrio o plástico más grueso y se llena, por ejemplo, con una solución de HCl (0.1 mol / dm3). En esta solución se sumerge un electrodo de plata / cloruro de plata con un cable hacia el exterior a través de un sello hermético permanente. La solución de llenado tiene una concentración constante de Cl-, que mantiene el electrodo interno de Ag / AgCl en un potencial fijo. • La capacidad de detección de pH del electrodo de vidrio proviene de la propiedad de intercambio iónico de su membrana de vidrio. • El vidrio es principalmente dióxido de silicio amorfo, con óxidos incrustados de metales alcalinos. Cuando la superficie del vidrio está expuesta al agua, algunos grupos Si-O- se protonan • Si-O- + H3O + ≡ Si-O-H + + H2O (2) • El intercambio de hidronio (o escrito como protón, H +) entre la membrana sólida y la solución circundante, y la naturaleza de equilibrio de este intercambio, es el principio clave de la detección de H3O +. Al igual que con cualquier interfaz que separa dos fases entre las que se establece el equilibrio de intercambio iónico, la interfaz membrana / vidrio de vidrio se convierte en el sitio de una diferencia de potencial • Electrodo Egg = E '+ RT / 2.303F log a (H3O +) Donde E' representa la suma de los potenciales de desplazamiento constante de la superficie / solución de vidrio interior y los dos electrodos de Ag / AgCl. A 30 ° C, el potencial de la membrana de vidrio cambia en aproximadamente 60 mV por cada unidad de pH


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