Medidor de PH usando el principio

- Feb 23, 2018-

¿Qué es pH? El pH es la abreviatura Latina de "Pondus hydrogenii" (Pondus = presión hydrogenium = hidrógeno), que mide la actividad de los iones de hidrógeno en una sustancia. Esta actividad está directamente relacionada con la solución acuosa ácida, neutra y alcalina. Agua es químicamente neutral, pero no está libre de iones, aunque sea químicamente pura, con rastros de disociación: en sentido estricto, no existen núcleos de hidrógeno en estado libre hasta hidratado.

H2O + H2O = H3O ++ OHˉ, desde la concentración de iones hidronio (H3O +) es equivalente a la concentración de iones hidrógeno (H +), la fórmula anterior puede simplificarse en los siguientes formularios comúnmente utilizados:

H2O = H ++ OHˉ

El hidrógeno ion positivo aquí, personas en química se expresa como «H + ion» o «núcleo de hidrógeno.» Hidronucleares núcleos están indicados como "iones oxonio". Hidróxido los iones negativos se llaman "hidróxido iones."

Usando la ley de acción de masas, se puede encontrar una constante de equilibrio para la disociación del agua pura:

K = H3O + × OH---H2O

Puesto que sólo una muy pequeña cantidad de agua está disociada, la masa molar del agua es realmente una constante, y la constante de equilibrio, K, da el producto, KW, de agua.

KW = K × H2O KW = H3O + · OH - = 10-7 · 10-7 = 10-14 mol / l (25 ° C)

Es decir hay 10-7 moles H3O + los iones y los iones OHˉ de 10-7 moles para un litro de agua pura a 25 ° C.

En solución neutra, la concentración de iones hidrógeno H + e hidróxido iones OHˉ 10-7mol / l. Tales como:

Si hay un exceso de H + los iones, la solución es ácida. Los ácidos son sustancias que hacen que los iones de hidrógeno H + en la solución acuosa libre. Del mismo modo, si los iones de OH son gratis, entonces la solución es alcalina. Por lo tanto, teniendo en cuenta el H + valor es suficiente para indicar la naturaleza de la solución, ácida o alcalina, con el fin de evitar el uso de la concentración molecular de la computación del índice negativo, biólogo Soernsen (Soernsen) en 1909 recomienda este inconveniente utilizar el valor es sustituido por un logaritmo y se define como «pH». La definición matemática del pH es el logaritmo común de concentración de iones hidrógeno. Es decir pH = - log [H +].

Por lo tanto, el valor de pH es el logaritmo negativo de la concentración de 10 ion base:

Cambiar el pH de 50m 3 de agua requiere 500L de lejía de pH2 a pH3. Sin embargo, sólo 50 L de lejía es necesaria de pH 6 a pH 7.

Hay muchas maneras de medir pH, principalmente método de análisis químico, método de la varilla de medición, método potencial. Son principalmente introducida potenciométrica pH medido.

El electrodo usado para el análisis de potencial se llama una célula galvánica. La batería original es un sistema, su función es convertir la energía de la reacción química en electricidad. El voltaje de esta batería se llama fuerza electromotriz (F.E.M.). Esta fuerza electromotriz (F.E.M.) consiste en dos half-cells, uno que se llama el electrodo indicador y cuyo potencial se relaciona con una actividad específica de iones, como H +; la otra semipila es una semipila de referencia, comúnmente conocida como una referencia de electrodo, que suele ser la solución para la medición está conectada y conectada con el instrumento de medida.

Por ejemplo, un electrodo se hace de un alambre de plata en una solución de sal que contiene iones de plata, formando los iones en la interfase entre el alambre y la solución debido a las diferentes actividades de los iones de plata en las dos fases del metal y la solución de sal del cha proceso de rging y la formación de una cierta diferencia de potencial. Electrónicos pierde los iones de plata en la solución. Este proceso eventualmente alcanza un equilibrio cuando ninguna corriente externa se aplica para carga, es decir, no hay flujo de corriente inversa. La tensión que está presente en este estado de equilibrio se denomina el potencial de semipila o el potencial de electrodo. Esto (como se describe anteriormente) electrodo de metal y una solución que contiene el ion del metal se conoce como un primer tipo de electrodo.

La medición de este potencial se lleva a cabo con respecto a un electrodo de referencia cuyo potencial es independiente de la composición de la solución de sal. Este electrodo de referencia con su propio potencial también se conoce como el segundo electrodo. Para estos electrodos, el alambre de metal se cubre con una capa de una sal poco soluble de tal metal (por ejemplo, Ag / Agcl) y se insertan en la solución electrolítica que contiene el anión de la sal. La magnitud del potencial de semipila o el potencial de electrodo en este momento depende de la actividad de estos aniones.

La tensión entre estos dos electrodos sigue la ecuación de Nernst:

1.jpg

Fórmula de Nernst

Donde: E-potencial

E0 - voltaje estándar de electrodo

Constante de Gas R (8,31439 julios / mol y ° C)

Temperatura absoluta de Kelvin T (ejemplo: 20 ° C corresponde a (273.15 + 20) 293.15 Kelvin)

Constante de Faraday-F (96493 inclinada / equivalente)

n-Valencia del ion medido (plata = 1, hidrógeno = 1)

LN (aMe) - el logaritmo de la actividad de ion aMe

El electrodo de hidrógeno estándar es el punto de referencia para todas las mediciones posibles. El electrodo de hidrógeno estándar es un alambre de platino electrochapado (revestido) con cloruro de platino y rodeado por el gas de hidrógeno (presión fija de 1013 hPa).

Inmersión de este electrodo a 25 º c H3O + Iones contenido de 1mol / solución l forma electroquímica todo potencial de semipila de referencia de medida potencial o potencial de electrodo. Entre ellos, el electrodo de hidrógeno es difícil de utilizar prácticamente como un electrodo de referencia, por lo que un segundo tipo de electrodo se utiliza como un electrodo de referencia. El más común de estos es electrodos de cloruro de plata / plata. El electrodo reacciona con cambios en la concentración de iones cloruro mediante la disolución de AgCl.

Potencial de electrodo del electrodo de referencia es estabilizada por un depósito de kcl saturado (por ejemplo, 3 mol / l kcl). Solución de electrolito en forma de líquido o gel está conectada a la solución de prueba a través de la membrana.

Electrodo de plata, Ag / AgCl electrodo de referencia puede usarse para medir el contenido de iones de plata en la solución de lavado de película usando la combinación de electrodo anterior. El electrodo de plata también puede sustituirse por un electrodo de platino o de oro para la medición de potencial redox. Por ejemplo: una etapa de oxidación del ion del metal.

El electrodo indicador de pH más comúnmente utilizado es un electrodo de vidrio. Es un final cristal para películas de pH de vidrio soplado. Tubo lleno de saturado AgCl 3mol / l kcl buffer solución pH 7. La diferencia de pH, diferencia de potencial existente en ambos lados de la película de vidrio fue medido por un Ag / AgCl sistema de conducción,

Como el segundo electrodo, la exportación. electrodo compuesto pH y electrodo de pH de estado sólido,

Esta diferencia de potencial sigue la fórmula de Nernst:

 2.jpg 

Fórmula de Nernst

El E0, R, T (298.15K o 25 ° c) y otros valores en la fórmula anterior ha sido:

E = 59.16 mv / ° C 25 por pH (donde ln (H3O +) se ha convertido a pH)

Donde R y F son constantes, n es la Valencia, y cada ion tiene su valor fijo. N = 1 para los iones de hidrógeno. La temperatura "T" como una variable desempeña un papel grande en la fórmula de Nernst. Como la temperatura aumenta, aumentará el valor potencial.

Para cada 1 ° C la temperatura aumento causará un cambio potencial de 0,2 mv / pH. El valor del pH indica un cambio de pH 0.0033 por 1 ° C pH primero 1.

Esto significa que para las mediciones de temperatura entre 20 ° C y 30 ° C y pH alrededor de 7 no es necesario compensar los cambios de temperatura y para aplicaciones con una temperatura > 30 ° C o<20 °="" c="" and="" a="" ph="" value="" of="" 8="" or="" 6,="">

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