pH-metro

Escala de pH con concentraciones
El valor de pH del pH-metro 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 pH-metro por ejemplo en el agua pura o las soluciones neutralizadas. En valores de pH-metro 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 pH-metro, 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 pH-metro, 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 pH-metro 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 pH-metros 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 pH-metros digitales con un rango de medición ampliado. Con un pH-metro 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 pH-metro 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 pH-metros habituales termina en 14, no pueden determinar valores superiores. Para la medición de estas soluciones fuertemente alcalinas, se requiere un pH-metro con un rango de medición ampliado. Ya existen modelos de pH-metro 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 pH-metro 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 pH-metro 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 pH-metro cuyo electrodo de pH sea adecuado para estos rangos de medición. Tengan también en cuenta que las soluciones utilizadas utilizadas para calibrar un pH-metro 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 pH-metro con las soluciones de calibración habituales de pH 4,0, pH 7,0. En su lugar, debe utilizar soluciones de calibración especiales para pH-metros de alta calidad, como por ejemplo, de pH 1,0 y pH 2,0.