Medicion del PH

Medición de pH en líquidos y semilíquidos Tecnología de medición



Una de las magnitudes de medición más popularizadas en líquidos es, sin duda, el pH. Tanto a nivel de proceso como en laboratorio esta determinación es fundamental para la caracterización del grado de acidez, neutralidad ó alcalinidad de nuestro producto, sea líquido ó semisólido. Medir pH es unamanera indirecta de medir concentración de un ión muy particular, el ión “hidronio” (H+). Ya veremos que, la variabilidad de concentraciones es muy amplia de solución en solución, y para trabajar sobre una escala acotada, deberemos deslinealizar la medida.


HISTORIA

pH es la abreviatura del término latino “pondus hydrogenium“ (pondus=presión, hydrogenium=hidrógeno). Desde hace tiempo atrás, seconocía que algunas soluciones presentaban sabores o sensaciones distintas al gusto, y se definió así un carácter ácido, básico o neutro para la gran variedad de soluciones existentes. Para aquel entonces, científicos como Sorensen, Nernst y Arrhenius ya predecían la existencia de iones y como éstos se disocian de moléculas cuando entran en solución acuosa. El grado de acidez ó alcalinidad queda definidopor la concentración molar del ión H+.
Vale mencionar que la medición de pH es un caso especial de medición ISE (ion selective electrode). En este caso, la medición es altamente selectiva al ión H+.


PRINCIPIOS TEÓRICOS

En 1909 el químico danés Sørensen definió el potencial Hidrógeno (pH) como el logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrógeno. Esto es:


Desde entonces, el término pHha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando así el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas en lugar de utilizar la actividad del ión hidrógeno, se le puede aproximar utilizando la concentración molar del ión hidrógeno.
Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1 × 10–7 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que : pH = –log[10–7] = 7
El pHtípicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7, y básicas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (siendo el disolvente agua). Se considera que p es un operador logarítmico sobre la concentración de una solución: p = –log[...] , también se define el pOH, que mide la concentración de iones OH-.
Puesto que el agua estádisociada en una pequeña extensión en iones OH– y H+, tenemos que:
Kw = [H+][OH–]=10–14
en donde [H+] es la concentración de iones de hidrógeno, [OH-] la de iones hidróxido, y Kw es una constante conocida como producto iónico del agua.
Por lo tanto, log Kw = log [H+] + log [OH–]
–14 = log [H+] + log [OH–]
14 = –log [H+] – log [OH–]
pH +pOH = 14
Por lo que se puede relacionar directamente el valor del pH con el del pOH. En disoluciones no acuosas, o fuera de condiciones normales de presión y temperatura, un pH de 7 puede no ser el neutro. El pH al cual la disolución es neutra estará relacionado con la constante de disociación del disolvente en el que se trabaje
Técnica de medición
El valor del pH se puede medir de forma precisamediante un instrumento potenciométrico, también conocido como pHmetro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno.
Una reacción de óxido reducción es aquella que implique intercambio de electrones entre especies atómicas (i.e. se producencambios de valencia). Estas reacciones producen potenciales (voltajes) medibles y predecibles; como es sabido, las concentraciones relativas de las especies oxidantes y reductoras puede ser medida al determinar el potencial. La medición se puede realizar insertando en la solución un electrodo conductor no reactivo (Pt, Au, etc.) y un electrodo de referencia; la fuerza electromotriz establecida...