Medidor de pH

El valor de pH describe el carácter de una solución acuosa con respecto a una alineación ácida o básica. Este último, ya sea ácido o básico, depende de la actividad de iones de hidrógeno. El pH es un factor importante en nuestro ecosistema. Aquí hay unos ejemplos:

En el mundo vegetal, el pH de la tierra tiene un impacto en la ingesta de nutrientes por las raíces y, por lo tanto, en el crecimiento general de la planta.

La sangre humana generalmente tiene que tener un pH entre 7.35 y 7.45. Si el pH de la sangre es bajo, la hemoglobina absorberá menos oxígeno, y se produce una acidosis, y en caso contrario, cuando el pH de la sangre es más alto, se produce una alcalosis.

En el área del mundo submarino, algunas especies de peces necesitan un lugar bastante ácido y los otros, un ambiente bastante alcalino.

En el campo de la química, el valor del pH es un indicador de la fuerza de un ácido o base.

Se usan varios métodos o un dispositivo de medición / medidor de ph para determinar el valor de pH.

Con los fotómetros de pH también usan el efecto del cambio de color. Se debe tomar una muestra de agua para la medición y luego se mide en dos pasos. Durante el paso 1 de medición, se lleva a cabo una prueba en blanco (solo se toma la muestra). Antes del segundo paso de medición, se agrega un reactivo a la muestra que causa el cambio de color de la muestra. Aquí el cambio de color se realiza con un sistema de medición óptica y se convierte directamente en el valor de pH. Los gastos de mantenimiento para un Medidor de pH basado en el procedimiento fotométrico son relativamente bajos, pero los reactivos son necesarios para cada medición.

Se lleva a cabo una medición rápida y simple con un Medidor de pH, que tiene un electrodo. Estos dispositivos de medición están disponibles para colocar en una mesa o como dispositivo de mano, así como una unidad de medición de instalación fija. La medición con un electrodo es el método de medición más común utilizado para determinar el valor de pH.

Para aplicaciones en laboratorios, generalmente se usan dispositivos de mesa con electrodos de vidrio. Estos electrodos de vidrio con una pared muy fina, requieren un manejo muy cuidadoso. Por esta razón, en el funcionamiento de laboratorio, los electrodos de vidrio se utilizan con un soporte de electrodo, que sujeta los electrodos y se equilibra con los resortes. Un Medidor de pH de mesa tiene, en la mayoría de los casos, tiene una memoria interna o una interfaz a través de la cual los datos grabados o medidos actualmente se pueden transferir a la PC. En cuanto a la fuente de alimentación, además de los dispositivos con funcionamiento normal de la red, hay algunos modelos de Medidor de pH disponibles que también proporcionan el funcionamiento a través de una batería o un paquete de baterías. Este tipo de medidor de pH es muy flexible y también se puede usar para mediciones in situ.

Los sistemas de medición de pH de instalación fija se usan cuando el valor del pH debe medirse o ajustarse constantemente. Este medidor de pH se usa principalmente como transmisores y envía los valores medidos como señales analógicas más lejos. Las señales analógicas, p. 4 ... 20 mA o 0 ... 10 V, se procesan en controles electrónicos y posiblemente pasen a pantallas, dispositivos de dosificación o bombas y válvulas.

La mayor proporción de los dispositivos de medición de pH en el mercado son los instrumentos de mano móviles.

Un medidor de pH móvil se ofrece en muchas versiones diferentes y con diferentes equipos. Los dispositivos de medición de pH, que forman una unidad sólida con el electrodo, generalmente se denominan testers de pH. Estos testers de pH son los dispositivos más rentables y se utilizan en aplicaciones donde se requieren algunas mediciones. Dado que todos los electrodos de pH están sujetos a la desviación y, por lo tanto, también a desgaste, al comprar un medidor de pH se debe de considerar que el electrodo puede reemplazarse. Los instrumentos móviles de medición de pH con un electrodo reemplazable / extraíble se pueden usar en casi todas las áreas, debido a la posibilidad de cambiar rápidamente el electrodo a uno especial. Un medidor de pH móvil a menudo tiene memorias de valores medidos, que pueden registrar el valor actual o si la función de registro está disponible, toda la serie de mediciones. Las memorias de valores medidos están diseñadas como una memoria interna o como una grabadora de tarjeta SD. A partir de estos medidores de pH, los valores siempre se pueden transferir a una PC y procesar allí. Para la aplicación en ambientes húmedos, el probador de pH y el dispositivo de mano deben estar equipados con una protección IP adecuada.

La selección del electrodo de pH siempre debe basarse en la aplicación. Por lo tanto, en los casos más comunes, para el medidor de pH móvil, se seleccionan los electrodos con una carcasa de plástico y un relleno de gel. Estos electrodos son mecánicamente relativamente estables y no se destruyen directamente cuando se golpean las paredes y los bordes del contenedor. Para el área de productos alimenticios, los electrodos con una punta cónica o electrodos incrustados en una cuchilla de acero inoxidable están disponibles. Para evitar acortar la vida útil de los electrodos, siempre deben limpiarse después del uso. Dependiendo de la aplicación, se requieren soluciones de limpieza especiales. En el caso de aplicaciones en aguas limpias o medios comparables, es suficiente limpiar con agua del grifo y enjuagar con agua destilada. El almacenamiento de los electrodos de pH siempre debe llevarse a cabo en una solución de almacenamiento para electrodos de pH. Con el fin de compensar la deriva de los electrodos de pH mencionada anteriormente, de vez en cuando se requiere una calibración del medidor de pH con el electrodo. Para este propósito, por ejemplo, se pueden usar soluciones de calibración con valores de pH 4, 7 o 10. Si las mediciones de pH se llevan a cabo en medios a temperaturas superiores a 25 ° C, se recomiendan medidores de pH con compensación automática de temperatura (ATC). Para los instrumentos de medición de pH con ATC, el cambio de valor medido causado por la temperatura se anula / elimina.

Directrices DIN para medir el valor de pH en el suelo duro

El pH del suelo es un signo distintivo de su contenido ácido o básico. El pH del suelo, como en todos los demás sistemas acuosos, está influenciado por los sistemas de tampón naturales. La determinación tiene lugar en suspensión (procedimiento de extracción) del suelo o en una solución salina neutral (cloruro de calcio 0,01 N o cloruro de potasio) - método de medición de laboratorio. Aquí, puesto que los iones H + absorbidos por el intercambiador de suelo se reemplazan por iones-CaCl₂, el pH medido de esta manera es de aproximadamente 0,3-1,0 unidades por debajo del pH, que se mide en suspensiones de agua pura. Sin embargo, no todos los datos en la literatura son correctos en consecuencia.

Ejemplo práctico: medición de pH en el suelo con una solución de extracción de tierra - Método de medición de laboratorio según DIN 19684 Parte 1

Rango: entre pH 2 a pH 9
Medidor de pH: PCE-228
pH electrodos: electrodo de pH con membrana esférica, rellenable o relleno de gel, tela o diafragma de cerámica
Kit estándar: 1 electrodo, 1 cubeta de volumen (> 500 ml), 1 varilla magnética o de vidrio para mezclar

Realizar una medición de pH - método experimental:

Prepare la muestra con la mezcla de suelo (arcilla seca) tomada de varios puntos representativos de muestreo. Retire los cuerpos extraños (por ejemplo, piedras, raíces). Levante ligeramente el suelo con las manos.

Suspensión con agua destilada como disolvente

Este método detecta la normal acidez del suelo. Los iones ácidos unidos existentes en la matriz del suelo no se detectan. Ponga 260 ml de agua destilada en 100 g de una muestra de mezcla de suelo y agite esta suspensión durante 5 minutos. Posteriormente, la muestra se deja en reposo durante al menos 2 horas, pero no más de 24 horas.

Suspensión con solución de 0.01 M CaCl₂

Mezcle 75 ml de tierra con 300 ml de solución de CaCl₂ 0.01 M (0.01 M = 1.11 g de cloruro de calcio anhidro o 1.47 g de CaCl₂ * 2 H₂O por 1 litro de agua destilada), agite muy intensamente y déjelo sin remover por al menos 60 minutos. Mezcle la muestra justo antes de la medición y sumerja el electrodo de pH y la sonda de temperatura en el líquido a medir.

La suspensión con una solución de 0.01 M CaCl₂ los iones de hidrógeno fácilmente reemplazables también se detectan incidentalmente, ya que estos se intercambian desde la matriz de muestra unida por los cationes. Este método de determinación es muy similar al proceso a largo plazo en el suelo. Esta es la razón por la cual el pH de esta suspensión es de unidades de pH 0.5 a 1.0, y menor que el pH de las suspensiones del medio acuoso.

Haga un registro del valor de medifición con precisión 0.01 pH cuando el valor medido es estable.

Indicación del valor medido en suspensión:
- Con agua destilada: pH (agua destilada) x.xx (y °C) pH (agua destilada) 7.22 (23 °C)
- Con CaCl₂: pH (CaCl₂) x.xx (y ° C) pH (CaCl₂) 7.22 (23 °C)

Tenga en cuenta que durante cualquier medición de pH, puede darse una estabilidad de la temperatura entre el líquido medido y el electrodo. Después de la medición, limpie el electrodo de pH de los contaminantes enjuagándolo con agua destilada. El sensor de pH no debe sufrir ningún daño mecánico. Luego, deje el electrodo en la solución de conservación..

Medición del pH en líquidos no acuosos

Aplicación del medidor de pH en líquidos no acuosos

Se recomienda tomar en cuenta las siguientes indicaciones cuando se usa el medidor de pH:

- El resultado será más preciso si el sensor del electrodo principal se mantiene sumergido en el líquido a medir durante 24 horas antes de la medición del pH.

- Es muy importante usar los siguientes tres electrodos: el electrodo principal (vidrio) del mismo medidor de pH, un electrodo de referencia y un electrodo de compensación de temperatura.

- Espere 5 minutos para que se estabilice el valor antes de leer el resultado en la pantalla de su comprobador de pH.

- Cambie la unidad de medida del medidor de pH si el valor de pH es inferior a pH 0 o superior a pH 14 y repita la prueba.

- Después de realizar la medición, sumerja el sensor del medidor de pH en el ácido clorhídrico (0,1 mol / L HCI) durante aproximadamente 10 minutos antes de lavar el sensor. Lavar cuidadosamente con agua pura el cilindro externo del electrodo de referencia.

Una de las cosas más importantes que hay que saber sobre el medidor de pH, es que los valores de pH de las soluciones no-acuosas (a diferencia de las soluciones acuosas) solo representan una simple indicación de la actividad de iones de hidrógeno en la muestra.

El cloruro de potasio (KCl) que desaparece de la unión líquida del electrodo de referencia del medidor de pH que contiene la solución de KCl, normalmente no se disuelve en la mayoría de las soluciones no acuosas, lo que significa que la unión líquida será bloqueada. Por lo tanto, el acetato de litio (CH3COOLi) se usa en algunos electrodos de pH, ya que se disolverá en soluciones orgánicas.

Agricultura
El rango de pH deseable para el crecimiento óptimo de las plantas varía según el tipo de cultivo. Algunos cultivos tienen un mejor crecimiento con un pH en un rango entre 6,0 y 7,0, mientras que otros cultivos crecen mejor en unas condiciones ligeramente ácidas. La medición del pH sirve para conocer la acidez de la tierra, es decir, cuantifica la concentración de iones de hidrógeno. Cuantos más iones de hidrógeno haya, más ácido será el suelo. El pH de la tierra o suelo se mide en una escala logarítmica, de modo que cuando una solución se vuelve cien veces más ácida, el pH disminuirá en dos unidades. Cuando una solución se vuelve mil veces más ácida, el pH disminuirá en tres unidades.

La medición del valor de pH es de gran importancia para la agricultura. Si el valor pH de la tierra o suelo para los cultivos es de 5,5 la producción se verá afectada y como consecuencia disminuirá. Si el valor desciende más las consecuencias serán aún peores. Sin embargo, algunos cultivos son particularmente acidófilos, y proporcionan buenos rendimientos incluso a valores de pH cercanos a 5.

Hay que tener en cuenta los diferentes elementos que componen el suelo. Un elemento que destaca es el aluminio. Cuando una tierra tiene un pH por debajo de 5,0 pueden liberarse cantidades tóxicas de aluminio y manganeso en la solución del suelo. Cuanto más ácido sea el suelo más soluble será el aluminio, lo que puede tener un efecto muy nocivo. El aluminio soluble es tóxico para las raíces de muchas plantas y, por lo tanto, limita su acceso al suelo, al agua y a los nutrientes.

En un suelo con un pH bajo, la actividad microbiana disminuye y los nutrientes como el fósforo, el magnesio, el calcio y el molibdeno se vuelven menos disponibles. La producción agrícola puede disminuir considerablemente y los fertilizantes se vuelven menos eficaces. Cuanto más ácido se vuelva un suelo menos plantas agrícolas crecerán. Existen diferentes tipos de plantaciones que son muy sensibles a la acidez del suelo, como, por ejemplo, la colza, la alfalfa, y las habas. La acidificación del suelo subterráneo (10-20 cm), la capa que se encuentra por debajo de la profundidad normal de cultivo, se está convirtiendo en un problema cada vez mayor.

Lo expuesto anteriormente hace patente la importancia de elevar el nivel de pH hasta unos valores cercanos al pH neutro. Esto se puede conseguir aplicando óxido de calcio, hidróxido cálcico o cal agrícola. Este proceso se conoce también como encalado del suelo. Según el tipo de terreno se aplica una dosis más o menos elevada de caliza.

La importancia del pH del suelo en la agricultura
El pH del suelo es sin duda uno de los factores más importantes que influyen en el rendimiento de cualquier cultivo, junto con otros factores más obvios y conocidos, como la disponibilidad de agua o el contenido de nutrientes de las plantas. No en vano el valor del pH del suelo puede hacer que ciertos nutrientes y oligoelementos esenciales para un cultivo determinado se encuentren en una forma que pueda ser asimilada por la planta, o viceversa: un pH del suelo inadecuado o insuficientemente controlado puede hacer que los nutrientes que estaban originalmente disponibles en el suelo, o que el agricultor ha añadido posteriormente mediante la fertilización, se encuentren en forma de un compuesto químico que no puede ser absorbido por la planta, y en consecuencia la planta no logrará un desarrollo óptimo. Por esta razón, y debido al uso ineficiente de fertilizantes caros, la rentabilidad del agricultor puede verse seriamente comprometida si no controla el nivel de H del suelo con un medidor de pH adecuado. Este último le permitirá tomar las decisiones correctivas adecuadas en cada caso. Existen varias técnicas agronómicas conocidas que permiten corregir el pH del suelo y adaptarlo a las condiciones óptimas del cultivo. Hay que tener en cuenta que cada cultivo tiene unos intervalos adecuados del pH del suelo en los que conveniente trabajar para un rendimiento oportuno. Aunque por regla general la mayoría de los cultivos rinden mejor en los suelos en los que el nivel de pH es próximo al neutro o ligeramente ácido, hay cultivos adaptados y especialmente indicados para suelos más ácidos o más básicos, alejados del pH neutro.

Jardinería
Cuando las plantas en un jardín crecen sanas y no aparece ningún signo de problema significa que con mucha probabilidad el pH de la tierra se encuentra en un rango aceptable. Ahora bien, cuando empiezan a aparecer problemas, como la pérdida de color de las hojas, o un crecimiento débil, una de las primeras cosas a comprobar es el nivel de pH de la tierra. De ahí que sea tan importante poner mucho énfasis en el pH del suelo del jardín. Un pH inadecuado probablemente no mate directamente a las plantas, pero puede afectar su crecimiento, dependiendo de cuán sensible sea la planta. En realidad, muchas plantas son capaces de adaptarse a un rango de niveles de pH. Las hortensias, por ejemplo, producen flores de diferentes colores dependiendo de si se cultivan en suelo ácido o alcalino.

Puede ser suficiente que jardinero sepa si la tierra es alcalina o ácida, porque ciertos nutrientes sólo pueden ser absorbidos por las plantas cuando el pH del suelo se encuentra en un rango aceptable. De hecho, por mucho fertilizante que se pueda echar a la tierra del jardín, no mejorará la salud de las plantas hasta que no se haya ajustado el valor pH. La mayoría de las plantas prefieren un pH algo neutro, entre 6,2 y 7,0. Sin embargo, hay muchas plantas que tienen unas necesidades de pH más específicas, como los arándanos y las azaleas, a las que les gusta un suelo muy ácido, y las lilas y las clematis, (conocidas comúnmente como clemátides), que prefieren un suelo más alcalino. Incluso hay algunas, como las hortensias, que cambian el color de la flor dependiendo del pH del suelo, como se mencionó anteriormente.

La medición del pH de la tierra es importante porque influye en varios factores del suelo que afectan al crecimiento de las plantas en un jardín, como las bacterias del suelo, la lixiviación de los nutrientes, la disponibilidad de nutrientes, los elementos tóxicos y la estructura del suelo. La actividad bacteriana que libera nitrógeno de la materia orgánica y de ciertos fertilizantes se ve particularmente afectada por el pH de la tierra del jardín, ya que las bacterias actúan mejor en el rango de pH de 5,5 a 7,0.

Cuando mida el pH de la tierra del jardín y note que está fuera del rango deseado, será necesario intervenir para ajustarlo. Así conseguirá que se adapte a las necesidades de las plantas que están creciendo. El suelo ácido ("agrio") se contrarresta aplicando piedra caliza o ceniza de madera finamente molida, y el suelo alcalino ("dulce") se trata típicamente con yeso (sulfato de calcio), azufre molido o abono.

Escala de pH con concentraciones
El valor de pH del medidor de pH describe la concentración de iones de hidrógeno disueltos y es de gran importancia para muchas reacciones químicas y bioquímicas. La escala de pH se deriva del exponente negativo de la concentración de iones oxonio, por lo que es logarítmica. En el punto neutro de pH 7, las concentraciones de iones oxonio e hidróxido son exactamente idénticas en cantidad. Este valor de pH se visualiza en un medidor de pH por ejemplo en el agua pura o las soluciones neutralizadas. En valores de medidor de pH inferiores a 7, la concentración de iones oxonio es mayor y la solución reacciona de forma ácida. Por el contrario, los valores superiores a 7 significan una mayor proporción de iones hidróxido, por lo que tales soluciones reaccionan alcalinamente.

100 = 1 10-1 = 0,1 10-2 = 0,01 10-3 = 0,001 10-4 =0,0001 10-5 = 0,00001 10-6 = 0,000001 10-7 =0,0000001

El diagrama muestra la escala de pH habitual de 0 a 14 y la concentración de iones relacionados de H30+ y OH- en el agua. La escala de pH se deriva del exponente negativo de la concentración H3=+ y tiene una estructura logarítmica. En el "punto neutro" pH/, la concentración de iones de H30+ y OH- son iguales en cantidad. Este sería en el caso de agua ultrapura. Si la concentración de H30+ aumenta, esto se conoce como valores de pH ácidos, dentro de una gama de pH del 0 al 7. Si, por otra parte, la concentración de iones de OH- es mayor, tiene un rango de pH alcalino del pH 7 al 14.

¿Por qué pueden darse valores de pH negativos?
El valor del pH indica la cantidad de iones de hidrógeno disueltos o su actividad contenidos en una solución acuosa. Si la cantidad de iones hidrógeno (H+ o como H3O+) es igual a la cantidad de iones hidróxido (OH-), la solución se denomina pH neutro. Esto corresponde a una lectura de 7 en un medidor de pH, presente en el agua pura a una temperatura de 25 ºC. Sin embargo, en cuanto se disuelven otras sustancias en el agua, como en el agua del grifo o en el agua de lluvia que ha absorbido sustancias del aire, el valor del pH puede variar. Sin embargo, esto sólo ocurre si las sustancias disueltas influyen en el equilibrio a favor de los iones hidronio o a favor de los iones hidróxido. Si hay un exceso de iones de hidrógeno, se reduce el valor del pH en un medidor de pH, y la solución se denomina ácida. Si predomina la cantidad de iones hidróxido, el valor del pH aumenta y la solución se vuelve básica o alcalina. Cuanto mayor sea la diferencia entre la cantidad de iones hidrógeno e iones hidróxido más se aleja el valor del pH 7.

Por ejemplo, los ácidos introducen muchos iones de hidrógeno adicionales y, por tanto, desplazan el valor del pH hacia abajo. Para la mayoría de las aplicaciones, basta con un medidor de pH que suele utilizar un rango de 0 a 14 pH. Ahora bien, los ácidos fuertes pueden alterar tanto el equilibrio que se producen valores de pH negativos. Sin embargo, los posibles valores numéricos están limitados por la solubilidad de los ácidos en el agua. Por ejemplo, en el agua de mina extremadamente ácida de una mina de California, los medidores de pH han detectado valores de pH tan bajos como -3,6. Casi todos los medidores de pH sólo pueden medir valores dentro de un rango de 0 a 14, que es completamente suficiente para muchas aplicaciones. Sin embargo, desde hace algún tiempo existen medidores de pH digitales con un rango de medición ampliado. Con un medidor de pH de este tipo es posible medir de forma rápida y sencilla valores de pH negativos de hasta -1 o incluso de -2.

El valor del pH de la solución de ácido clorhídrico a diferentes concentraciones:

¿Puede un medidor de pH indicar valores de pH superiores a 14?
Del mismo modo que las soluciones muy ácidas presentan valores de pH inferiores a 0 también existen sustancias básicas cuyas soluciones acuosas muy concentradas presentan valores de pH superiores a 14. Esto incluye, por ejemplo, la solución de hidróxido de sodio. Dado que el rango de medición de los medidores de pH habituales termina en 14, no pueden determinar valores superiores. Para la medición de estas soluciones fuertemente alcalinas, se requiere un medidor de pH con un rango de medición ampliado. Ya existen modelos de medidor de pH que pueden medir valores de pH de hasta 15, 16 o incluso hasta 20.

El valor del pH del hidróxido de sodio en diferentes concentraciones:

Errores de medición de un medidor de pH al medir ácidos y álcalis fuertes
Con ácidos fuertes, especialmente con valores de pH inferiores a 2, y con álcalis fuertes con valores de pH superiores a 12, pueden producirse errores de medición considerables cuando se usa un medidor de pH normal. En el caso de un error ácido, se indican valores de pH demasiado altos, y en el caso de un error alcalino, se indican valores de pH demasiado bajos. La causa suele ser porque normalmente la capa de membrana del electrodo se ve modificada por la solución. Cuando analice soluciones con tales valores, elija un medidor de pH cuyo electrodo de pH sea adecuado para estos rangos de medición. Tengan también en cuenta que las soluciones utilizadas utilizadas para calibrar un medidor de pH deben incluir el rango de medición deseado. Por lo tanto, si va a medir valores de pH inferiores a 2, no se recomienda calibrar el medidor de pH con las soluciones de calibración habituales de pH 4,0, pH 7,0. En su lugar, debe utilizar soluciones de calibración especiales para medidor de pHs de alta calidad, como por ejemplo, de pH 1,0 y pH 2,0.

El medidor de pH es un instrumento de medición que indica el valor pH de una solución acuosa. El valor se obtiene de forma electroquímica y no sobre la base de los indicadores de ácido (cintas). El principio de funcionamiento más usado emplea el potencial de un electrodo de vidrio. Una reacción en la membrana del vidrio genera un potencial electroquímico que está en dependencia directa con la concentración de los iones H. De la diferencia del potencial a los electrodos de referencia se crea una tensión que muestra de forma lineal el valor pH. En la mayoría de los casos se puede usar una célula de cloruro de plata como electrodo de referencia, que está revestido con un electrodo de vidrio, formando así un circuito de medición. El electrodo de referencia está conectado con la solución a través de un diafragma, que está compuesto normalmente de una esponja de vidrio, cerámica o esponja de platino. La mayoría de los electrodos del medidor de pH debe ser conservada por lo menos en un vaso con agua del grifo; pero lo mejor es conservarlo en una solución salina.

Cuando use un medidor de pH tenga siempre presente cuanto sigue:
En caso de uso continuo o si el instrumento no se ha utilizado durante mucho tiempo, debe ser recalibrado. La deriva natural a la que están sujetos los electrodos de pH debe ser eliminada. La mayoría de los medidores de pH integran una función de calibración, de modo que ya no es necesario usar tornillos para calibrar el dispositivo. Ahora bien, en cualquier caso necesitará las soluciones de calibración correspondientes que ofrecemos en diferentes en botes de diferentes tamaños.

Medidor de pH para el control del valor pH del agua y aguas residuales
El pH es un parámetro definido por la concentración de iones de hidrógeno en una solución acuosa. Tiene una influencia determinante sobre cualquier reacción química que tenga lugar en esa solución, en la medida en que, dependiendo de su valor, permite o no que se produzca una determinada reacción química. De esto se deduce fácilmente que tanto el control mediante un medidor de pH como el manejo del valor del pH serán decisivos, tanto en el control del agua potable para el consumo humano como en el tratamiento de las aguas residuales propiamente dichas.

En el tratamiento de las aguas residuales, el problema se reduce esencialmente a la eliminación de todo tipo de compuestos orgánicos y elementos tóxicos inorgánicos (metales pesados, etc.) que pueden estar presentes en el agua como resultado del uso urbano o de los vertidos industriales.

Generalmente, el proceso de tratamiento de las aguas residuales inicia, dependiendo del origen de las mismas, con procesos puramente físicos para separar los elementos más grandes (residuos, elementos orgánicos o inorgánicos del tamaño correspondiente, etc.). En estos procesos físicos, como el desbaste de sólidos, el desaceitado, el desarenado, etc., el valor del pH no desempeña un papel tan decisivo. Sin embargo, a partir de ese momento y en los procesos siguientes de depuración, el pH (junto con otros parámetros básicos como la presencia de oxígeno y la temperatura) será decisivo para completar el proceso de tratamiento de las aguas residuales. Aquí es donde el medidor de pH adquiere una especial importancia.

El simple hecho de que el valor pH del agua sea demasiado bajo o demasiado alto, es en sí mismo un factor decisivo para que el agua no sea apta para introducirla en el medio ambiente (lagos, ríos, etc.), y mucho menos para el consumo humano. Ya sólo por esta razón es necesario controlar el pH del agua y corregirlo en caso necesario. Pero sus efectos van mucho más allá en los procesos de depuración, como por ejemplo, en la eliminación de metales pesados y otros elementos inorgánicos tóxicos que no puedan ser eliminados mediante el proceso físico de depuración. El valor de pH, respectivamente la concentración de iones de hidrógeno o de grupos hidroxilo en medios acuosos, dependiendo de si se trata de un medio ácido o alcalino, influye mucho en que, por ejemplo, un determinado compuesto metálico permanezca disuelto en el agua o, por el contrario, en que reaccione con los grupos hidroxilo para formar sales más o menos insolubles y pueda así separarse finalmente con facilidad de los demás componentes del agua aplicando uno de los procesos físicos descritos.

Cada compuesto tiene determinados valores de pH que podemos encontrarlos en una forma química u otra. Por tanto, la gestión y el control acertado del valor pH del agua mediante un medidor de pH adecuado marcarán el éxito o el fracaso de la depuración de determinados elementos.

En realidad, es bien sabido como el valor pH influye de forma decisiva en la eliminación de todo tipo de microorganismos patógenos. Estos microorganismos, como la enterobacteria Escherichia coli, pueden estar presentes en las aguas residuales, por ejemplo, a través del vertido directo de aguas residuales o heces. Un tratamiento que consiste en bajar el pH por debajo de un cierto nivel (dependiendo de los patógenos en los que nos queramos centrar) puede ser enormemente efectivo para conseguir nuestros objetivos. Es obvio que después de este tratamiento, es esencial conseguir que el valor pH esté más cerca a los neutros y compatible con el resto de los organismos vivos antes de introducirlo en el medio ambiente.

Especialmente cuando se clora el agua para hacerla apta para el consumo, es decir, para hacerla potable, el valor del pH es nuevamente determinante para que el proceso sea realmente efectivo o no. Por razones similares a las ya mencionadas para otros compuestos inorgánicos presentes en el agua, el valor del pH será también decisivo en el caso del cloro para la formación de uno u otro tipo de compuesto y marcará la diferencia en cuanto a si el cloro desarrolla realmente su efecto desinfectante o no. Además de otros factores que pueden influir, como puede ser la dureza del agua, los valores de pH inferiores a 6,5 - 6 o superiores a 8 impiden la eficacia del proceso.

Es bien conocido que el pH no es más que una medida de la actividad de los iones de hidrógeno en una solución particular, y su valor determina en última instancia cuán ácido o alcalino es el medio en el que se mide. Sólo cuando se tiene en cuenta esta primera definición, la primera consecuencia de este parámetro sobre la calidad organoléptica tanto de los alimentos como de las frutas y verduras es evidente: la acidez será en última instancia un factor determinante para definir el sabor de cualquier alimento. Por lo tanto, la medición con un medidor de pH es muy importante.

La acidez determina directamente el sabor de muchas materias primas, como determinadas frutas. De hecho, la mayoría de los alimentos, especialmente la fruta, son ácidos, es decir, con valores de pH por debajo de 7, lo que indica neutralidad. Sólo unos pocos alimentos son alcalinos, es decir, con un valor de pH superior a 7.

Ahora bien, el pH no sólo afecta al sabor más o menos ácido en el sentido primario de la palabra en muchas materias primas. Especialmente en los alimentos elaborados, como puede ser la fabricación con procesos de fermentación (hablaríamos en este caso de productos como el vino o el queso), nos encontramos con que el pH (casi siempre junto con el factor de temperatura, que suele estar muy relacionado), tiene una influencia directa en parámetros tan cruciales de la calidad organoléptica y el sabor de un alimento, como por ejemplo, la consistencia del alimento o los sabores de un tipo u otro que resultan de estas fermentaciones. El control del pH mediante el medidor de pH, y por lo tanto el tipo de fauna microbiana que implica el proceso de fermentación, puede marcar la diferencia entre un producto claramente reconocible y apreciado por el cliente y por el que está dispuesto a pagar un alto precio, y un producto que deberá ser eliminado.

Como si todo esto no fuera suficiente, hay un último factor en el que el pH juega un papel crucial en el sector agrícola y alimentario, y es la conservación de los alimentos. Por ejemplo, se sabe desde hace tiempo que el uso del vinagre es uno de los métodos más eficaces para conservar determinados alimentos (industria de salazón). Esto se debe a que la alta acidez preserva el alimento. Como se ha indicado anteriormente, casi todos los microorganismos tienen una sensibilidad importante al pH, y esto incluye en particular aquellos microorganismos (bacterias, hongos, etc.) que pueden ser perjudiciales para un producto alimenticio y estropearlo para su comercialización y consumo. Un pH suficientemente bajo, si no inhibe completamente la invasión de los microorganismos nocivos, puede al menos minimizar o retrasar esta invasión alargando la vida útil de los alimentos, que puede ampliarse aún más mediante el uso correcto de otros parámetros tan importantes como la temperatura (procesos de esterilización o congelación).

Como consecuencia de todo lo anterior, es evidente que en el sector agroalimentario, y especialmente durante el proceso de producción de alimentos más elaborados, es fundamental controlar el pH, ya sea de manera específica en algunos puntos críticos del proceso mediante un medidor de pH portátil o incluso con un medidor de pH de instalación fija que incluye un electrodos para la medición continua. Esto permite un control mucho más intenso de la producción si el proceso lo requiere.

Los electrodos del medidor de pH están generalmente diseñados para la medición por inmersión directa en una solución acuosa. Sin embargo, para la medición en ciertos alimentos sólidos, como la fruta, el queso o la carne, existen en el mercado electrodos especiales (con cuchillas), con los que se pueden insertar directamente en el propio alimento y medir el valor pH.

Un factor que contribuye a la vida en el agua es que esta tenga un valor pH correcto. De hecho, la vida de muchos organismos acuáticos es sólo posible si el valor pH se encuentra en un rango entre 5 y 9, algunos organismos incluso en un rango más estrecho de entre 6 y 8. Esto es aplicable tanto a la fauna como a la flora o plantas acuática. Las aguas residuales pueden influir negativamente si tienen un valor pH demasiado alto o demasiado bajo. Es más, varios organismos son muy sensibles a los cambios del valor pH. Por ello, antes que las aguas residuales terminen en ríos o lagos es necesario que se purifiquen correctamente.

No hay que perder de vista que determinadas bacterias y otros organismos juegan un papel activo en el tratamiento de aguas residuales. De hecho, para las estaciones depuradoras es muy importante controlar constantemente el valor pH de las aguas residuales. El propósito de una estación depuradora es purificar las aguas residuales. Para ello se usan tratamientos mecánicos, biológicos y químicos. El proceso de purificación del agua requiere que se empleen los tres tipos de tratamientos de forma seguida. Ahora bien, solo un valor pH cercano al neutro o pH7 permite que los microorganismos actúen correctamente y eliminen de forma eficiente los compuestos de nitrógeno.

La medición de pH de aguas residuales es también importante por otro aspecto. Un valor pH demasiado alto o bajo puede dañar las tuberías y las instalaciones técnicas. La comprobación del valor pH también protege el cemento y el metal de la corrosión. Para el sector industrial es primordial controlar el valor pH de las aguas residuales. Esto evitará que con el tiempo tengan que hacer frente a reparaciones costosas.

Son muchos los factores que influyen en el valor pH de las aguas residuales. Si hablamos del ámbito privado obviamente hay que indicar el uso de productos de limpieza, como detergentes, suavizantes y otros. Muchos de estos productos de limpieza suelen ser alcalinos, con un valor de pH entro 8 y 10, aunque también hay productos de limpieza más bien ácidos. Según el tipo de suciedad se usa un tipo de producto u otro.

Por otro lado, está el sector industrial con sus vertidos industriales. Muchos procesos industriales requieren el uso de millones de litros de agua al año. Por ejemplo, las plantas o fábricas de blanqueo de telas generan sobre todo aguas residuales bastante ácidas. También la metalurgia desecha agua ácida. Todo esto hacer ver que rara vez las aguas residuales suelen tener un pH neutro. Esta es la razón por la que es necesario neutralizar las aguas residuales. El uso de un medidor de pH, sea este de instalación fija o portátil, permitirá determinar el tratamiento de agua más adecuado.

Los electrodos de pH convencionales con membrana de vidrio suelen construirse como un sistema de medición de una sola varilla con un electrodo de referencia integrado. En un medidor de pH, el electrodo de medición y el electrodo de referencia están integrados en una varilla de vidrio que se sumerge en la sustancia que se desea medir. Con frecuencia integra también un sensor de temperatura para compensar la temperatura de forma automática. Un medidor de pH con un electrodo de vidrio tiene un amplio rango de medición, pero es susceptible a las interferencias. Sobre todo, la membrana de vidrio y el diafragma del electrodo de referencia deben manipularse con cuidado y mantenerse permeables. Por ello, estos electrodos de pH suelen limpiarse y almacenarse en soluciones especiales. Un medidor de pH con estos electrodos debe calibrarse y ajustarse de forma regular y frecuente. Cuando no se alcance una precisión suficiente será necesario sustituirse el electrodo. Cuando se indica que un medidor de pH no requiere mantenimiento, se suele referir únicamente al hecho de que no es necesario rellenar o sustituir el líquido electrolítico utilizado en el electrodo de referencia.

Para el control continuo del valor de pH en procesos recomendamos utilizar medidores de pH con electrodos especiales que consigan resultados de medición precisos y no necesiten, o solo de forma esporádica, un mantenimiento o calibración. Especialmente en procesos largos en los que es necesario reaccionar a pequeñas desviaciones en el valor del pH, así como en aquellos procesos en los que se debe alcanzar y mantener diferentes valores de pH a lo largo del tiempo, es ventajoso usar un electrodo de pH que no tenga que desmontarse para su limpieza o calibración durante el proceso. Muchos de los electrodos de pH de bajo mantenimiento pueden limpiarse en procedimientos automáticos que se adaptan a la secuencia del proceso respectivo; algunos también se calibran y ajustan automáticamente.

Para mediciones continuas en entornos industriales en los que las mediciones se realizan directamente en el líquido de proceso, se suelen utilizar medidores de pH con sondas que no sólo requieren menos mantenimiento, sino que también son mecánica y químicamente más resistentes que los electrodos de vidrio habituales. Entre ellos se encuentran, por ejemplo, los electrodos de pH en los que el esmalte funciona como capa sensible al pH, en lugar de la membrana de vidrio, y las sondas de pH que miden usando la tecnología ISFET. ISFET significa transistor de efecto de campo sensible a iones (Ion Sensitive Field Effect Transistor). Con los sensores ISFET, el valor del pH se determina mediante los efectos de campo que se producen cuando se acumulan iones.