Medição pH

Medição pH

Teorias e práticas em medições de pH

  • Conceitos básicos sobre pH

  • Fatores que influenciam os valores de pH

  • Instrumentação e teoria de medição

  • Interferências em medição de pH

  • Dicas para melhoria de performance em medições de pH

  • Manutenção do eletrodo de pH

O que é pH?

  • pH por definição é a atividade iônica do hidrogênio

  • Atividade pode ser interpretada como íons livres e não totais

O que é pH

  • Tudo começa com o fato de que a água se dissocia em pequena intensidade.

  • H - O - H H+ ... OH- H+ + OH-

  • As ligações se quebram ocasionalmente devido à energia térmica produzindo íons H+ e OH-

O que é pH

  • Moléculas de água têm uma distribuição de cargas não uniforme:

  • O

  • H H

  • O Oxigênio é mais negativo e o Hidrogênio é mais positivo

O que é pH?

  • A escala de pH

    • Cada unidade de pH equivale a 10 [H+]

O que é pH

  • As moléculas de água rodeiam os íons que estão separados, criando uma barreira para que eles se recombinem

O que é pH

  • Aproximadamente, 1 molécula em 10.000.000 se quebra num dado intervalo de tempo, à temperatura ambiente

  • O efeito é estatisticamente baseado na distribuição de energia

  • Há muitas moléculas mesmo em poucas quantidades de amostra, porém o número de dissociações é constante

O que é pH

  • O produto da concentração de H+ ( em moles/L ) pela concentração de OH- é uma constante

  • À temperatura ambiente

  • [OH-] x [H+] = K = 10-14

  • Em água pura, as concentrações de H+ e OH- são iguais. Se há 10-7 moles/L de íons H+ então...

  • 10-7 x 10-7 = 10-14

O que é pH

  • Se há maior quantidade de um íon, haverá menor do outro

  • Exemplo: Se temos 10-3 OH- , então H+ = 10-11

  • [OH-] x [H+] = K = [ 10-3 ] x [ 10-11 ] = 10-14

O que é pH

  • O pH foi inventado no início dos anos 20 como uma forma reduzida de escrever

  • É calculado pela fórmula

  • pH = - log [H+]

  • Exemplo

  • [H+] = 0,001 M = 10-3 = - log 10-3 = pH 3

Efeito da temperatura no pH

  • A temperatura afeta o equilíbrio de dissociação da água

  • O aumento da temperatura facilita a quebra da ligação...

  • H - O - H H+ ... -O - H H+ + -OH

Efeito da temperatura no pH

O que é pH neutro ?

O que é pH neutro ?

Efeito de solventes orgânicos

  • Alguns solventes podem, por si próprio se dissociar, resultando íon H+. Por exemplo, metanol:

  • CH3 - O - H CH3 - O .... H CH3O- H+

  • (CH3O-) x (H+) = K = 10-19,1

  • “pH” neutro do metanol = 9,55

Sistema de medição de pH

  • O medidor de pH mede a diferença de potencial (mV) entre o lado interno do eletrodo de pH e o lado externo - amostra

Sistema de medição de pH

  • O que é um pHmetro ?

    • Age como um voltímetro
    • Converte o potencial do eletrodo (mV) em pH
    • O potencial gerado no eletrodo está associado à atividade da espécie a qual ele é sensível e não à sua concentração
    • A atividade se relaciona com a concentração por intermédio de um coeficiente
    • a = y . C

Sistema de medição de pH

Sistema de medição de pH

Sistema de medição de pH

Sistema de medição de pH

Sistema de medição de pH

Mudanças na relação slope/mV é chamado “compensação de temperatura”

  • Mudanças na relação slope/mV é chamado “compensação de temperatura”

  • Pode ser feito manual ou automaticamente

  • Não permite ajustar a leitura de pH à uma temperatura de referência ( Ex.: 25ºC )

Ponto Isopotencial

Interferências e performance

  • Problemas comuns de medições

    • Leituras não repetitivas
    • Resposta lenta
    • Ruído na resposta
    • Desvios na resposta
    • Baixa precisão

Interferências e performance

  • Sequência de verificação

  • Medidor

  • Tampões

  • Eletrodo

  • Amostra

  • Técnica

Interferências e performance

  • Medidor

  • Utilizar plug cego

  • Leitura deverá ser de 0 mV +/- 0.2 mV

  • Utilizar medidores com auto-teste

  • Diagnóstico de erros

Interferências e performance

  • Medidor

  • Não utilizar medidores que não sejam micro processados

Calibração

  • Sempre calibrar utilizando 2 tampões, no mínimo

  • Checar desvio da calibração com 1 tampão

  • Sempre calibrar com tampões que cubram a faixa de medições das amostras

  • Calibrar com tampões que não tenham mais que 3 unidades de pH de diferença

Calibração

  • Frequência de Calibração

    • Tipo do eletrodo
    • Tipo de amostra
    • Número de amostras
    • No mínimo todos os dias
  • Guia do slope do Eletrodo

    • Faixa ideal: 95% - 102%
    • Faixa de limpeza: 92% - 95%
    • Faixa de reposição: abaixo de 92%

Calibração

  • Medidores atuais automaticamente calculam o slope

  • O slope pode ser manualmente calculado pela leitura em mV dos tampões, comparando-se com a resposta teórica Nernstiana (59.2 mV/pH unit)

    • Example:
      • pH 7 = -10 mV
      • pH 4 = +150 mV
      • Slope = 160 mV/177.6 mV = 90.1%

Interferências e performance

  • Tampões

  • Fungos

  • Temperatura X Valor

Interferências e performance

  • Sempre utilizar tampões novos

    • Checar validade e data de abertura
      • pH 4 e pH 7 expira em 3 meses depois de aberta
      • pH 10 expira em 1 mês depois de aberta
    • Tampões novos à cada calibração
      • Utilizar o tampão somente uma vez … não re-utilizar tampões

Interferências e performance

  • Efeito dos tampões

    • Tampões têm diferentes valores de pH às diferentes temperaturas
    • Usar os valores de tampões à temperatura de calibração

Interferências e performance

Interferências e performance

  • Eletrodos

  • Variação lenta e sistemática da leitura / Instabilidade

  • Checar entupimento da junção

  • Checar trincas ou arranhões no bulbo do eletrodo

  • Atenção na solução de enchimento do eletrodo

    • Manter concentração da solução
    • Prevenir cristalização do KCl
  • Utilizar solução de enchimento correta

    • Eletrodos Ross não utilizam soluções contendo prata
    • Eletrodos convencionais devem utilizar soluções de KCl saturado com prata

Interferências e performance

  • Eletrodos

  • Congelamento em pH 7

  • Recuperação drástica do bulbo do eletrodo

Interferências e performance

  • Eletrodos

  • Slope fora de faixa

  • Checar pH 7 - mV entre - 25 e + 25

Interferências e performance

Manutenção do eletrodo de pH

  • Tratar o eletrodo com soluções que irão remover depósitos

    • Exemplo: HCl 0.1 M para limpeza geral
    • Exemplo: 1% pepsina ou tio uréia em HCl para proteínas e sulfetos
    • Exemplo: Desinfecção com solução apropriada
    • Exemplo: detergente para óleo & graxa

Manutenção do eletrodo de pH

  • Limpeza geral do bulbo do eletrodo

    • Imergir em HCl 0.1M por 30 minutos
    • Trocar a solução de enchimento
    • Deixar em solução de estoque por no mínimo 2 horas

Manutenção do eletrodo de pH

  • Limpeza da junção do Eletrodo

    • Imergir em KCl 0.1M com 1% de pepsina ou tio-uréia por 15 minutos à 70 oC
    • Trocar a solução de enchimento
    • Deixar em solução de estoque por no mínimo 2 horas
  • Checar a junção suspendendo o eletrodo no ar por 10 minutos

    • Observar formação de cristais de KCl

Manutenção do eletrodo de pH

  • Recuperação do eletrodo ( último caso )

    • Imergir em HF diluído por 2 minutos
    • Trocar a solução de enchimento
    • Deixar em solução de estoque por no mínimo 2 horas

Manutenção do eletrodo de pH

  • Estoque

  • Curto período

    • Usar solução de estoque do eletrodo
    • Deixar em 100 ml de tampão pH 7 com 0.5 g KCl
    • Deixar em KCl 3M
  • Longo período

    • Encher o eletrodo, tampar o orifício, estocar com solução na cápsula protetora

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