Potenciômetro (medidor de pH): para que serve e como funciona - Ciência - 2023

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UMA potenciômetro É o dispositivo utilizado para medir a diferença de potencial entre um eletrodo de trabalho e um eletrodo de referência, quando ambos estão imersos em uma solução cuja acidez ou basicidade deve ser determinada, expressando-a como pH.

Dessa forma, a potenciometria refere-se ao método analítico usado para determinar a concentração de íons H.⁺ em uma substância que está em solução, usando um potenciômetro e os dois eletrodos mencionados acima.

No caso do eletrodo de referência, ele possui um potencial conhecido, constante e estável, ao contrário do eletrodo de trabalho. O potencial que se desenvolve neste último eletrodo varia em proporção à concentração de íons H⁺ que estão na solução.

Este potencial também é muito influenciado pela temperatura na qual a medição é realizada.

Para que serve?

Há um grande número de processos que ocorrem no campo industrial - como produção de medicamentos, processamento de alimentos e purificação de água - que são altamente sensíveis às variações dos níveis de pH. Por isso sua correta medição é tão importante.

Como mencionado anteriormente, o pH é um parâmetro usado para medir a acidez ou alcalinidade de uma solução que está na fase aquosa, por meio da análise da concentração de íons H.⁺ na solução. Então, o valor do pH é calculado pela seguinte equação:

pH = -log [H⁺]

Portanto, o potenciômetro é usado para medir o pH de uma substância em solução.

Quando o potenciômetro é conectado aos dois eletrodos imersos na solução a ser analisada, ele detecta a diferença de potencial entre o eletrodo de trabalho e o de referência, amplificando esse sinal e convertendo-o em um valor de pH pela equação descrita acima.

Como funciona?

O funcionamento de um potenciômetro é baseado no mecanismo de uma célula eletroquímica, onde os íons H estão envolvidos⁺ na reação química da célula determinar a concentração desses íons na solução e, desta forma, obter o pH dos mesmos.

Quando se deseja medir o pH de uma solução por potenciometria, utiliza-se um potenciômetro e um eletrodo; o primeiro é o dispositivo que determina o pH, enquanto o segundo é baseado na combinação de um eletrodo de referência e um eletrodo de medição que é sensível a analitos.

Nesse sentido, é formado um circuito pelo qual a corrente elétrica flui entre os eletrodos e a solução, onde eles desempenham a função de uma bateria quando estão imersos na referida solução.

Dessa forma, o potenciômetro é projetado para gerar uma tensão igual a zero (em milivolts) quando o pH for igual a sete; isto é, neutro.

Da mesma forma, quando se registra um aumento dos valores potenciais (com números positivos), significa que há valores de pH mais baixos, e quando se observa uma diminuição - ou seja, um crescimento para números negativos - falamos de valores mais altos. pH.

Eletrodos

O eletrodo de medição (ou trabalho) consiste em um dispositivo onde a reação em estudo (oxidação ou redução) ocorre.

Embora existam muitos tipos, geralmente é de vidro, consistindo de uma membrana de vidro muito fina que tem permeabilidade a íons H.⁺ do ambiente em que se encontra.

Ao colocá-lo em uma solução que possui um pH diferente do da solução presente na célula, uma diferença de potencial é gerada entre as duas faces da membrana e essa diferença pode ser registrada por meio de um eletrodo de referência.

Por outro lado, o eletrodo de referência é um dispositivo que possui características de potencial estáveis e um valor conhecido, que normalmente é usado como ânodo na célula eletroquímica.

Um exemplo desse tipo de eletrodo é o que é constituído por um fio de prata, que é revestido com cloreto de prata e imerso em solução diluída de ácido clorídrico, ou o eletrodo de referência saturado com calomelano, como o mostrado na figura abaixo.

Assim, o potenciômetro determina a diferença de potencial que é gerada entre os eletrodos, embora apenas o potencial do eletrodo de trabalho dependa das concentrações das espécies iônicas.

Calibrando um potenciômetro

A calibração de um potenciômetro deve ser realizada através de soluções tampão conhecidas (também chamadas de tampões ou soluções tampão), que consistem em sistemas com pH praticamente invariável que contêm uma substância fraca e suas espécies conjugadas.

Cada solução tampão possui um pH específico, que pode ser ácido (pH <7), básico (pH> 7) ou neutro (pH = 7), podendo ser adquirido comercialmente já padronizado ou preparado em laboratório com reagentes certificados e através do uso de procedimentos estabelecidos e validados.

Como os potenciômetros medem o valor do pH dentro de uma faixa considerada ampla, deve-se saber se o analito tem um pH maior ou menor que sete para proceder com sua calibração correta.

Assim, para amostras cujo pH se espera ser básico, deve-se calibrar com uma solução tampão com pH igual a sete e outra com pH superior (normalmente é usado um de pH dez).

Por outro lado, para amostras com pH ácido esperado, ele é calibrado com uma solução tampão com pH igual a sete e outra com pH inferior (normalmente é usado um pH quatro).

Finalmente, a recalibração deste instrumento de medição deve ser realizada antes e após cada uso, registrando seus resultados, incluindo a data e hora em que foram realizados e as características das soluções tampão utilizadas para controlá-lo.

Referências

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