Construccion De Electrodo De Ph

2.1 Medidor elemental de pH Por: Ignacio Escobar Mejía

2.1.1 Objetivos 2.1.1.1 Entender el funcionamiento de un medidor de pH. 2.1.1.2 Construir un medidor elemental de pH. 2.1.1.3 Comprobar el equipo contra estándar. MATERIALES: CANTIDAD 1 1 2 1 1 1 2 2 1 1 2 1 1 1 1 MATERIAL Amplificador operacional TL 071, ó equivalente Amplificador operacional LF 741, ó equivalente Baterías de 9V Trimmerde 100 Kohms. (R2), 15 vueltas, ¼ de W Trimmer de 10 Kohms. (R5, ), 15 vueltas Resistencia de 1 Kohms. (R3) ¼ de W Resistencias de 65 Kohms. (R10,R12) ¼ de W Resistencias de 100 Kohms. (R6,R7) ¼ de W Resistencia de 47 Kohms.(R8), ¼ de W Potenciómetro lineal de 5 Kohms. ( R4,) Potenciómetros lineales de 10 Kohms. ( R9, R11) Tableta para hacer conexiones, “Breadboard” o “Protoboard” Multímetrodigital Electrodo combinado para pH de Ag-AgCl tipo Cole Parmer E-05992-20, ó equivalente Conector hembra tipo BNC. Para el electrodo Soluciones estándar, pH 7,00 y pH 4.00 Agua destilada. Lámina de aluminio de 5 cm. x 15 cm. y 1 mm. De espesor 2.1.2 Preinforme Consideraciones teóricas: El potencial de hidrógeno (pH), fue introducido por Sörensen en 1909, es el número que expresa la concentración dehidrógeno en una solución determinada. Su definición es “El logaritmo del reciproco de la concentración del ión hidrógeno en moles por litro”.

pH = log

1 + [H + ] = -log[H ]

(1)

Ejemplo: ¿Cuál será el pH de una solución 10-2m de HCl? Aplicando la ecuación 1;
pH = -log[H + ]

pH = -log(0,01)
pH = 2

Puede notarse como el pH es igual al exponente negativo de la concentración de ionesH +. En la figura 1 se aprecia la medida básica del pH. Un electrodo de referencia, Plata-Cloruro de Plata, el cual presenta siempre el mismo potencial ER (Prácticamente igual a cero) con respecto a la solución; otro electrodo denominado el de vidrio, el cual presenta diferente voltaje EG respecto a la solución a medida que varía la concentración del ión H+ en ella.
ELECTRODO DE VIDRIO

EobsELECTRODO DE REFERENCIA

Eg

Er

Figura 1. Bases de la medida del pH. El potencial “Eobs” medido por el instrumento será la diferencia entre el voltaje ER y el voltaje EG.
E obs = E R - EG

Como el voltaje (ER) entre el electrodo de referencia y la solución es prácticamente cero (EO), se tiene:

E obs = E 0 - E G

(2)

y según Nernst a la vez el voltaje EG es proporcional (S) alpH de la solución, -log H+ . Ver fórmula (1).

E G = S pH

(3)

Reemplazando (3) en (2),

E obs = E 0 - SpH

(4)

La constante S, o sea la pendiente de la curva de pH contra milivoltios puede expresarse por el “Factor de Nernst” como,

S = 0,198 TK

(5)

Siendo TK La temperatura de la solución en grados Kelvin. Reemplazando (5) en (4), se tiene:

E obs = E 0 - 0,198 TK pH(mV)

(6)

Puede dibujarse una curva en donde el eje de “Y” represente el potencial observado “EOBS” y el eje “X” el pH. Figura 2.
mV -600 -400 -200 pH 0 2 4 6 +200 +400 +600 8 10 12 14

a 100°C a 25°C

Figura 2. El Potencial observado en relación con el pH. En las curvas anteriores se puede apreciar el cambio de pendientes con el cambio de temperaturas. Si se toma como “Cero” el potencialpresentado por el electrodo de referencia, (Fórmula 6) puede expresarse:
ΔE obs = 0,198T K ΔpH (mV)

(7)

O sea,

ΔEobs = 0,198TK ΔpH
Aplicando para diferentes temperaturas se tiene la tabla N° 1: TEMPERATURA (ºC) 0 25 37 60 100

(8)

PENDIENTE (mV/unidad de pH) 54,20 59,16 61,54 66,10 74,04

Tabla 1. Relación entre los valores de pH y temperatura. En el caso de tener un pequeñopotencial EO producido por el electrodo de referencia, las curvas se desplazarán paralelamente a lo largo del eje “Y”. Nótese también que dichas curvas podrán desplazarse en dirección del eje de pH, y por ello es necesario tenerlas pasando por el punto de pH 7 denominado “Punto isopotencial”. Consideraciones sobre el diseño del equipo: El electrodo de vidrio y el de referencia actúan como una...