UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERFACULTAD DE INGENIERA Y CIENCIAS HUMANASESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA AGROINDUSTRIAL

Ing. Edson Hilmer JULCA MARCELODETERMINACIN DEL pHMTODOS DE ANLISIS AGROINDUSTRIALES

El pH es el grado de acidez de una sustancia, es decir la concentracin de iones de H + en una solucin acuosa, trmino (del francs pouvoir hydrogne, 'poder del hidrgeno') el pH tambin se expresa a menudo en trminos de concentracin de iones hidronio.

En 1909 el qumico dans Srensen defini el potencial Hidrgeno (pH) como el logaritmo negativo de la actividad de los iones hidrgeno. Esto es:

Desde entonces, el trmino pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando as el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas en lugar de utilizar la actividad del ion hidrgeno, se le puede aproximar utilizando la concentracin molar del Ion hidrgeno. Por ejemplo, una concentracin de [H+] = 1 107 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = log[107] = 7

El agua y todas las soluciones acuosas contiene concentracin de H + , y iones de OH - .En el agua pura se cumple que la concentracin de iones H + es igual a la concentracin de iones OH -, por eso se dice que el agua es neutra.+

El pOH se define como el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidrxido. Esto es, la concentracin de iones OH-:pOH = log10.[OH ]En soluciones acuosas, los iones OH- de provienen de la disociacin del agua:H2O H+ + OH- o tambin,2H2O H3O+ + OH- Por ejemplo, una concentracin de [OH-] = 110-7 M (0,0000001 M) es simplemente un pOH de 7 ya que: pOH = -log[10-7] = 7Al igual que el pH, tpicamente tiene un valor entre 0 y 14 en disolucin acuosa, siendo alcalinas las disoluciones con pH mayores a 7, y acidas las que tienen pOH menores a 7.Por lo tanto,pH + pOH = 14

Los cidos y las bases tienen una caracterstica que nos deja poder medirlos, es la concentracin de los iones de hidrgeno. Los cidos fuertes tienen altas concentraciones de iones de hidrgeno y los cidos dbiles tienen concentraciones bajas. el pH entonces es un valor numrico que expresa la concentracin de iones de hidrgeno.

Los valores numricos verdaderos para estas concentraciones de ion de hidrgeno son tpicamente una fraccin muy pequea EJ 1/10.000.000. Debido a que ste es un nmero incmodo con el que trabajar , una escala nica fue ideada. La escala creada utiliza el logaritmo negativo de la concentracin del ion de hidrgeno (o actividad) para las soluciones cidas y bsicas. Los valores ledos en esta escala se llaman las medidas del "pH" .

Los nmeros a partir del 0 al 7 en la escala indican las soluciones cidas, y 7 a 14 indican soluciones alcalinas. Cuanto ms cida es una sustancia , ms cercano su pH estar a 0; cuanto ms alcalina es una sustancia, ms cercano su pH estar a 14. Algunas soluciones fotogrficas no son ni altamente cidas ni altamente alcalinas sino que estn ms cercanas al punto neutro , pH=7 que es el pH de la solucin del agua de canilla .

Algunos valores comunes del pHSustancia/DisolucinpHDisolucin de HCl 1 M0,0Jugo gstrico1,5Zumo de limn2,4Refresco de cola2,5Vinagre2,9Zumo de naranja o manzana3,0Cerveza4,5Caf5,0T5,5Lluvia cida< 5,6Saliva (pacientes con cncer)4,5 a 5,7Orina5,5-6,5Leche6,5Agua pura7,0Saliva humana6,5 a 7,4Sangre7,35 a 7,45Agua de mar8,0Jabn de manos9,0 a 10,0Amonaco11,5Hipoclorito de sodio12,5Hidrxido sdico13,5

El mtodo ms exacto y comnmente ms usado para medir el pH es usando un medidor de pH ( o pHmetro ) y un par de electrodos. Un medidor de pH es bsicamente un voltmetro muy sensible , los electrodos conectados al mismo generarn una corriente elctrica cuando se sumergen en soluciones. Un medidor de pH tiene electrodos que producen una corriente elctrica; sta varia de acuerdo con la concentracin de iones hidrgeno en la solucin. La principal herramienta para hacer las mediciones de pH es el electrodo de bombilla de vidrio. Tal vidrio tiene una composicin especial, sensible a los iones hidrgeno. Un tipo de voltmetro conectado a los electrodos relaciona con el pH la corriente elctrica producida en la membrana de vidrio. Para cerrar el circuito y brindar una referencia estable y reproducible, se requiere un segundo electrodo. El medidor debe estar calibrado con una solucin de pH conocido, llamada "amortiguador" (tambin solucin tampn o buffer ) Los amortiguadores resisten las variaciones de pH y tienen valores de pH especficos a temperaturas determinadas.

Tambin se puede medir de forma aproximada el pH de una disolucin empleando indicadores, cidos o bases dbiles que presentan diferente color segn el pH, como la Fenolftalena. Generalmente se emplea papel indicador, que se trata de papel impregnado de una mezcla de indicadores.

A pesar de que muchos potencimetros tienen escalas con valores que van desde 1 hasta 14, los valores de pH pueden ser menores que 1 y mayores que 14.

Un pH igual a 7 es neutro, menor que 7 es cido y mayor que 7 es bsico a 25C. A distintas temperaturas, el valor de pH neutro puede variar debido a la constante de equilibrio del agua (Kw).

El pH de disoluciones concentradas de cidos s puede ser negativo. Por ejemplo, el pH de una disolucin 2,0M de HCl es 0,30.

Estos medidores de pH como por ejemplo los Hanna Instruments cubren todo el rango de valores de pH. Se puede encontrar tambin medidores de pH de mano en formato de bolsillo, medidores de pH porttiles o de mesa. Estos medidores de pH solo se consiguen en el Extremo Oriente, que atraen por su interesante calidad, adems de poderse recalibrar. Medidores de pH PCE-PH 22 Medidores de pH Combo Medidores de pH HI-9024 Medidores de pH HI-9811/12 Medidores de pH PCE-PH20S Medidores de pH HI-99131

Las muestras para determinar pH, debern ser tomadas en recipientes de polipropileno y asegurndose que estn bien tapadas, se recomienda analizar el pH lo ms pronto posible y evitar la exposicin al aire, en especial las muestras de aguas alcalinas, ya que el CO2 del aire, tiende a reaccionar con la alcalinidad de la muestra y variar su pH.

Este mtodo de prueba se utiliza para la determinacin rutinaria del pH en agua, a condiciones controladas de laboratorio .

La determinacin del pH en el agua es una medida de la tendencia de su acidez o de su alcalinidad. No mide el valor de la acidez o alcalinidad ( vea el mtodo de determinacin de alcalinidad). Un pH menor de 7.0 indica una tendencia hacia la acidez, mientras que un valor mayor de 7.0 muestra una tendencia hacia lo alcalino. La mayora de las aguas naturales tienen un pH entre 4 y 9, aunque muchas de ellas tienen un pH ligeramente bsico debido a la presencia de carbonatos y bicarbonatos. Un pH muy cido o muy alcalino, puede ser indicio de una contaminacin industrial. El valor del pH en el agua, es utilizado tambin cuando nos interesa conocer su tendencia corrosiva o incrustante, y en las plantas de tratamiento de agua. Este mtodo determina el pH , midiendo el potencial generado (en milivolts) por un electrodo de vidrio que es sensible a la actividad del in H+ , este potencial es comparado contra un electrodo de referencia, que genera un potencial constante e independiente del pH. El electrodo de referencia que se utiliza es el de calomel saturado con cloruro de potasio, el cual sirve como puente salino que permite el paso de los milivolts generados hacia al circuito de medicin.

La cadena electroqumica de este sistema de medicin es : Hg / Hg2Cl2-Sol Sat KCl // Vidrio/HCl 0.1N/Ag-AgCl En el siguiente esquema se muestran los electrodos utilizados:

El electrodo de vidrio es relativamente inmune a las interferencias del color, turbidez, material coloidal, cloro libre, oxidantes y reductores. La medicin se afecta cuando la superficie de la membrana de vidrio esta sucia con grasa o material orgnico insoluble en agua, que le impide hacer contacto con la muestra, por lo anterior se recomienda la limpieza escrupulosa de los electrodos.En muestras de un pH mayor a 10 , se presenta el error del sodio, el cual puede ser reducido utilizando electrodos especiales de bajo error de sodio y haciendo las correcciones indicadas en el instructivo del electrodo. La temperatura tiene dos efectos de interferencia, el potencial de los electrodos y la ionizacin de la muestra varan. El primer efecto puede compensarse haciendo un ajuste en el botn de la " temperatura" que tienen todos los aparatos. El segundo efecto es inherente de la muestra y solo se toma en consideracin, anotando la temperatura de la muestra y su pH; para ms exactitud, se recomienda que la muestra est a 25 C, que es la temperatura de referencia para la medicin del pH.

Medidor de pH de laboratorio: La tabla siguiente, muestra las caractersticas tpicas ms importantes de cuatro tipos de aparatos. Cualquier aparato, junto con sus electrodos asociados ( vidrio y referencia ) , pueden ser usados, la eleccin ser de acuerdo a la precisin deseada en la medicin.

TIPO ITIPO IITIPO IIITIPO IVEscala normal0 a 140 a 140 a 140 a 14.000Escala expandida.2 unidades de pH1.4 unidades de pH.Divisin de la escala0.10.010.010.001Exactitud+/- 0.05+/- 0.01+/- 0.007+/- 0.002Repetibilidad+/- 0.02+/- 0.005+/- 0.002+/- 0.002Correccin por Temp....Manual o AutomticasisisisiIntervalo en C0 a 1000 a 1000 a 1000 a 100Divisin menor C2222Correccin - pendiente-sisisi

Solucin amortiguadora de pH 4.00 a 25 C Disolver 10.12 g de biftalato de potasio ( KHC8H4O4 ) en agua destilada y diluya a un litro. Solucin amortiguadora de pH 6.86 a 25 C Disolver 3.39 g de Fosfato monopotsico ( KH2PO4 ) y 3.53 g de Fosfato disdico anhidro ( Na2HPO4) en agua destilada y diluya a un litro. Solucin amortiguadora de pH 9.18 a 25 C Disolver 3.80 g de Tetraborato de sodio decahidratado (Na3B4O7.10H2O ) en agua destilada y diluya a un litro. Estas soluciones deben prepararse con agua destilada y recin hervida durante 15 minutos y enfriada, lo anterior es para eliminar la contaminacin del CO2 disuelto en el agua y evitar crecimientos microbianos. Los fosfatos de sodio y potasio y el biftalato de potasio se deben secar a 110 C durante 2 horas antes de pesarlas. El tetraborato de sodio decahidratado ( Borax ) no debe ser secado a la estufa. Las soluciones amortiguadoras preparadas, se deben guardar en frascos de vidrio o de polipropileno, bien tapadas y prepararse cada mes.

Prenda el medidor de pH y permita que se caliente Mida la temperatura de la solucin amortiguadora de pH 6.86 y ajuste el medidor con el botn de Temperatura Inserte los electrodos en la solucin de pH 6.86 y ajuste el pH a este valor en el medidor con el botn de calibrar Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada Inserte los electrodos en la solucin de pH 4.00 y ajuste el pH a este valor en el medidor con el botn de Pendiente ( Slope ) Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada.

Una vez calibrado el aparato de medicin de pH, se procede a la medicin de la muestra: Mida la temperatura de la muestra y ajuste el medidor con el botn de Temperatura.Inserte los electrodos en la muestra y lea el pH correspondiente.Elevar y enjuagar los electrodo con agua destilada .Almacenar los electrodos en solucin amortiguadora de pH 7 o menor.

Anotar el valor del pH con las cifras significativas de acuerdo a la precisin del medidor de pH que se est utilizando. Anotar tambin la temperatura de la muestra al determinarle el pH. La precisin que se puede obtener con una cuidadosa calibracin del aparato y electrodos, ser de +/- 0.05 unidades de pH

GRACIAS