Medição com indicadores de pH:
Um indicador de pH é um composto químico que é adicionado em pequenas quantidades a uma solução e que permite saber se essa solução é ácida ou alcalina. Normalmente, com a adição do indicador de pH, a cor da solução varia, dependo do seu pH.
Os indicadores de pH, são frequentemente, ácidos ou bases fracas. Quando adicionados a uma solução, os indicadores de pH ligam-se aos iões H+ ou OH-. A ligação a estes iões provoca uma alteração da configuração eletrónica dos indicadores, e consequentemente, altera-lhes a cor.
Dada a subjectividade em determinar a mudança de cor, os indicadores de pH não são aconselháveis para determinações precisas de pH. Um medidor de pH é frequentemente usado em aplicações onde é necessária uma rigorosa determinação do pH da solução.
Os indicadores de pH são frequentemente usados em titulações para determinar a extensão de uma Reacção Química.
Os indicadores normalmente exibem cores intermediárias a valores de pH dentro do intervalo de mudança. Por exemplo, o vermelho de fenol tem uma cor laranja entre pH 6,6 e pH 8,0. O intervalo de mudança pode variar ligeiramente, dependendo da concentração do indicador e da temperatura a que é usado.
Medição elecrométrica:
O princípio da medição electrométrica do pH é a determinação da atividade iónica do hidrogénio utilizando o eléctrodo padrão de hidrogénio, que consiste numa haste de platina sobre a qual o gás hidrogénio flui a uma pressão de 101 kPa.
Eléctrodo de vidro:
O eletrodo de vidro é um bulbo construído em vidro especial que contém uma solução de concentração fixa de ácido clorídrico (HCl) ou uma solução tamponada de cloreto em contacto com o eléctrodo de referência interno, normalmente constituído de prata revestida por cloreto de prata, que assegura um potencial constante na interface da superfície interna do sensor com o electrólito. O elemento sensor do eléctrodo, situado na extremidade do bulbo, é constituído por uma membrana de vidro que, hidratada, forma uma camada de gel, externa, selectiva do ião hidrogênio. Essa seleção é, de facto, uma troca de iões sódio por iões hidrogénio os quais formam uma camada sobre a superfície do sensor. Além disso, ocorrem forças de repulsão de aniões por parte do silicato, negativamente carregado, que está fixo no sensor. Ocorre, na camada externa do sensor, a geração de um potencial que é função da atividade do ião hidrogénio na solução. O potencial, observado, do eletrodo de vidro depende dessa atividade na solução {Hs+} e da atividade do íon hidrogênio no eletrólito.
Eléctrodo de referência:
O eléctrodo de referência consiste numa meia célula de potencial constante e determinado. No interior de um bulbo o elemento de referência encontra-se imerso num electrólito que entra em contato com a amostra através da junção (líquida) ou diafragma por onde se forma uma ponte salina a qual deve desenvolver um potencial de junção mínimo possível. O eléctrodo de referência é bastante útil nas determinações potenciométricas de pH, potencial de oxi-redução e espécies iónicas específicas as quais se baseiam na medida de diferença de potencial entre o eléctrodo específico e o eléctrodo de referência. Os eléctrodos de referência mais frequentemente utilizados são calomelano (Hg / Hg2Cl2) e prata/cloreto de prata.
O eléctrodo de referência calomelano consiste numa haste de platina envolta por uma pasta de mercúrio e cloreto de mercúrio em contato, através de junção, com o electrólito cloreto de potássio contido no interior de um bulbo provido de junção que estabelece o contato do electrólito com a amostra. O eléctrodo calomelano pode ser dos tipos um décimo normal (0,1N), normal (1N) e saturado com relação à concentração do electrólito cloreto de potássio, aos quais correspondem os potenciais padrões - 0,334, - 0,281 e - 0,242 V, a 25°C, sendo o tipo saturado o mais frequentemente utilizado. O eléctrodo calomelano é frequentemente recomendado com amostras contendo qualquer das seguintes características:
(a) soluções ricas em proteínas;
(b) soluções contendo sulfetos;
(c) soluções contendo ácido fluorídrico.
O eléctrodo calomelano produz uma referência muito boa a temperatura constante, mas apresenta menos estabilidade com mudanças de temperatura que os eléctrodos de prata /cloreto de prata e acima de 60°C ficam avariados.
O eléctrodo de referência de prata /cloreto de prata (Ag / AgCl) consiste de uma haste de prata recoberta com cloreto de prata imerso directamente (Ag/AgCl junção única) ou em contato através de junção (Ag / AgCl junção dupla) com o electrólito cloreto de potássio 3M saturado com cloreto de prata contido por um bulbo provido de junção.
O eléctrodo Ag / AgCl junção única tem sido referido como bom para a maioria das aplicações de laboratório ou de campo. O eléctrodo Ag / AgCl junção dupla é apresentado como possuindo as mesmas vantagens que o calomelano, mas sem as suas limitações em relação à temperatura, por exemplo, podendo ser usado, com vantagem, como referência em amostras para as quais o calomelano é frequentemente recomendado.
Eléctrodo combinado:
A utilização de um par de elécrodos sempre se impõe para a determinação de iões específicos e de pH em soluções viscosas e suspensões coloidais. O elécrodo de vidro combinado ilustrado na é um elécrodo compacto no qual o eléctrodo de vidro se encontra envolvido pelo eléctrodo de referência de prata/cloreto de prata. É um eléctrodo adequado para a maioria das aplicações de laboratório sendo mais fácil de manusear que o par de eléctrodos separados. Os eléctrodos combinados mais recentes têm também um sensor de temperatura integrado útil na compensação automática de leituras de temperatura de diferentes amostras.
Medidor de pH:
O sistema medidor de pH consiste num potenciómetro (aparelho medidor da diferença de potencial), um eléctrodo de vidro, um eléctrodo de referência e um sensor de compensação de temperatura. Alternativamente, conforme descrito anteriormente, um eléctrodo de vidro combinado pode ser usado. Para a maioria dos instrumentos existem dois controlos importantes:
- o controlo de desvio lateral, usado para corrigir desvios laterais da curva potencial do eléctrodo de pH em função do pH, com relação ao ponto isopotencial. A calibração do instrumento com uma solução tampão de pH 7 é uma aplicação prática de correção de desvio lateral;
- o controlo de inclinação, usado para corrigir desvios de inclinação, causados por exemplo pela influência da temperatura, promove uma rotação da curvatura do eléctrodo em torno do ponto isopotencial. Na prática, para evitar a inclinação da curva, para uma dada temperatura, calibrar o eléctrodo com a solução tampão de pH = 7 (correção do desvio lateral) e, em seguida, com o auxílio de um outro tampão promover o ajuste da inclinação.
Os ajustes dos desvios lateral e de inclinação utilizando soluções tampão padrões constituem os procedimentos básicos de calibração instrumental para a determinação de pH.
Procedimento
- A primeira coisa a a fazer é calibrar os instrumentos:
A frequência de calibrações do medidor de pH depende da frequência de medições e da qualidade dos instrumentos. Quando o instrumento é estável e as medições são frequentes, as padronizações são menos frequentes. No caso das medições serem feitas ocasionalmente deve-se padronizar o instrumento antes do uso.
Cada instrumento é, normalmente, acompanhado das instruções de uso as quais geralmente compreendem os seguintes passos:
1. Ligar os instrumentos;
2. Antes do uso, lavar os eléctrodos com água destilada e absorver o excesso de água com um papel absorvente macio;
3. Introduzir os eléctrodos na 1ª solução tampão (pH = 7) e corrigir o desvio lateral;
4. Seleccionar uma segunda solução tampão cujo pH situe-se próximo (± 2 unidades) do pH da amostra. É comum o uso dos tampões 4 ou 9, dependendo da faixa em que se situe o pH da amostra;
5. Trazer as temperaturas, tanto desse tampão como da amostra, para o mesmo valor que pode ser a temperatura ambiente, a temperatura da amostra ou uma temperatura padronizada, por exemplo, 25°C. A temperatura escolhida será a temperatura de teste;
6. Remover os eléctrodos do primeiro tampão, enxaguá-los com água destilada e enxugá-los com papel absorvente macio;
7. Introduzir os eléctrodos na segunda solução tampão;
8. Fazer a correção da inclinação da linha recta potencial do eléctrodo versus pH, ajustando a leitura do medidor de pH ao valor de pH do tampão na temperatura do teste;
9. Remover os eléctrodos do segundo tampão, enxaguá-los com água destilada e enxugá-los com papel absorvente macio;
10. Introduzir os eléctrodos na terceira solução tampão de pH abaixo de 10, mas cujo valor seja cerca de 3 unidades diferente do segundo tampão. Nestas condições, a leitura deve corresponder ao pH do tampão para a temperatura do teste com uma precisão de ± 0,1. - Medição do pH:
1. Agitar levemente a amostra, com o auxílio de um agitador magnético;
2. Introduzir os eléctrodos na amostra e, estabelecido o equilíbrio, fazer a leitura do pH. Em amostras tamponadas ou de elevada força iónica condicionar os elécetrodos mantendo-os imersos, por 1 minuto, numa porção de amostra, enxugá-los, imergí-los numa nova porção de amostra e ler o pH. Em amostras diluídas pouco tamponadas imergir os eléctrodos em três ou quatro porções de amostras, sucessivamente, e por último, tomar uma nova porção da amostra e medir o pH;
3. Lavar os eléctrodos com água destilada e enxugá-los com papel absorvente macio.
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