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Medidor de pH

Introdução à Medição de pH

O medidor de pH é um instrumento utilizado para medir a acidez ou a alcalinidade de uma solução, também chamada de pH. O pH é a unidade de medida que descreve o grau de acidez ou alcalinidade e é medido em uma escala que vai de 0 a 14.

As informações quantitativas fornecidas pelo valor do pH expressam o grau de acidez de um ácido ou de uma base em termos de atividade dos íons de hidrogênio. O valor do pH de determinada substância está diretamente relacionado à proporção das concentrações dos íons de hidrogênio [H+] e hidroxil [OH-]. Se a concentração de H+ for maior do que a de OH-, o material é ácido; por exemplo, o valor do pH é menor do que 7. Se a concentração de OH- for maior do que a de H+, o material é básico, com um pH com valor maior do que 7. Se as quantidades de H+ e OH+ forem as mesmas, o material é neutro e seu pH é 7. Ácidos e bases têm, respectivamente, íons de hidrogênio e hidroxil livres. A relação entre os íons de hidrogênio e de hidroxil em determinada solução é constante para um dado conjunto de condições e cada um pode ser determinado desde que se conheça o valor do outro.

Medidor de pH e Condutividade

Saiba mais sobre os medidores de pH

Medição de pH

Uma indicação aproximada do pH pode ser obtida usando indicadores ou fitas de pH, que mudam de cor em função da variação do nível de pH. Esses indicadores apresentam limitações em termos de exatidão e podem ser difíceis de interpretar corretamente em amostras coloridas ou escuras.

O QUE SIGNIFICA O TERMO "PH"?

O termo pH é derivado de "p", o símbolo matemático para logaritmo negativo, e "H", o símbolo do elemento químico "hidrogênio".
Medições mais exatas são obtidas usando um medidor de pH. O sistema de medição consiste de três partes: um eletrodo de medição de pH, um eletrodo de referência e um medidor de alta impedância de entrada. O eletrodo de pH pode ser considerado como se fosse uma bateria, com uma tensão que varia conforme o pH da solução medida. O eletrodo que mede o pH é um bulbo de vidro sensível a íons de hidrogênio, com uma saída em milivolts que varia conforme as alterações na concentração relativa de íons de hidrogênio dentro e fora do bulbo. A saída do eletrodo de referência não varia com a atividade dos íons de hidrogênio. O eletrodo de pH possui uma resistência interna muito alta, o que dificulta a medição da variação da tensão com o pH. Portanto, a impedância da entrada do medidor de pH e as resistências de dispersão são fatores importantes. Basicamente, o medidor de pH é um amplificador de alta impedância que mede com exatidão tensões mínimas do eletrodo e exibe os resultados diretamente em unidades de pH em um display analógico ou digital. Em alguns casos, as tensões também podem ser interpretadas para aplicações especiais ou uso com eletrodos de íons seletivos ou de potencial de oxidação/redução (ORP).

Eletrodos de pH

A tecnologia do eletrodo de pH não mudou muito nos últimos 50, 60 anos. Com todos os avanços tecnológicos dos últimos 30, 40 anos, a fabricação de eletrodos de pH continua sendo uma arte. Modeladores sopram o corpo de vidro especial do eletrodo até obterem a configuração desejada. Não se trata de um processo altamente avançado ou de alta tecnologia, mas uma etapa fundamental e muito importante da fabricação dos eletrodos. Na realidade, a espessura do vidro determina sua resistência e afeta seus resultados.

Erro do Eletrodo em Unidades de pH

Compensação de Temperatura

A compensação de temperatura é contida dentro do instrumento, pois os eletrodos de pH e as medições são sensíveis à temperatura. A compensação pode ser manual ou automática. Na compensação manual, é necessária uma medição de temperatura separada e o controle de compensação manual do medidor de pH pode ser ajustado com o valor aproximado da temperatura. Na compensação automática (ATC), o sinal de uma sonda de temperatura separada é transmitido para o medidor, de modo que seja possível determinar com precisão o valor do pH da amostra naquela temperatura.

Soluções de Tampão

Os tampões são soluções com valores constantes de pH e capacidade de resistir a mudanças em determinado nível de pH. São usados para calibrar o sistema de medição de pH (eletrodo e medidor). Podem haver pequenas diferenças entre os resultados de um eletrodo e outro, além de alterações com o passar do tempo. Portanto, o sistema deve ser periodicamente calibrado. As soluções tampão são disponibilizadas em uma ampla gama de valores de pH e em forma de líquido pré-misturado ou em convenientes cápsulas de pó seco. A maioria dos medidores exige calibração em vários valores de pH específicos. Geralmente, uma calibração é feita próxima do ponto isopotencial (o sinal produzido por um eletrodo a um pH 7 é 0 mV a 25°C) e uma segunda normalmente ocorre a um pH igual a 4 ou 10. É melhor selecionar uma solução que esteja o mais próxima possível do valor real do pH da amostra a ser mensurada.



Escolha o medidor de pH certo

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Medidores de pH Portáteis Medidores de pH Portáteis
Estes medidores de pH oferecem total funcionalidade em um tamanho portátil para uso em laboratório ou campo. Dentre os recursos disponíveis, estão incluídos saída RS232, fixação de leitura de dados, seleção de °C ou °F, desligamento automático, indicação de sobrecarga e compensação manual ou automática de temperatura, além de outros.
Medidores de pH de Bancada Medidores de pH de Bancada
Geralmente, os medidores de pH de bancada são ideias para aplicações laboratoriais, industriais e processos de fabricação. Os modelos oferecem medição de mV, íons e temperatura, com opções que vão desde as mais econômicas às mais sofisticadas para medições de baixa tolerância.
Eletrodos de pH Eletrodos de pH
Existem vários estilos de eletrodos de pH disponíveis para aplicações laboratoriais e industriais. Independentemente de seu status, todos são compostos de vidro e, portanto, podem ser quebrados. Os eletrodos são projetados para medir a maioria dos meios aquosos. Não são projetados para uso em solventes, como o CCI4, que não possui íons de hidrogênio livres.

Dúvidas Frequentes

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Efeitos da Temperatura no pH

Temperaturas acima de 25°C: a compensação de temperatura reduz o pH alto e eleva o baixo, resultando em um valor mais próximo do neutro. Temperaturas abaixo de 25° C: a compensação de temperatura eleva o pH alto (mais básico) e reduz o pH baixo (mais ácido), resultando em valores mais distantes do neutro. Se a compensação de temperatura precisa ser aplicada ou não, trata-se de uma questão relacionada à exatidão do pH exigida. Por exemplo, se a exatidão exigida for de ±0,1 pH, a um pH igual a 6 e a 45°C (113°F), o erro é de 0,06, que está dentro dos requisitos de exatidão. Por outro lado, com a mesma exigência de exatidão de ±0,1 pH, a um pH igual a 10 e a 55°C (131°F), o erro seria de 0,27 pH e, portanto, deve-se usar a compensação.

Quando a compensação é necessária, ela pode ser feita de duas formas. Se a temperatura flutua, então, deve-se usar um compensador automático. Se a temperatura for constante em vários graus Celsius, pode-se usar um compensador manual. Se não for necessário empregar um compensador, um resistor fixo pode ser instalado nos terminais do compensador de temperatura. Qualquer um dos dispositivos acima – compensação automática, compensação manual ou resistor fixo – opera em função do circuito eletrônico do medidor de pH. Como tal, as informações e as peças devem ser obtidas do fabricante do medidor. Se compensadores automáticos forem utilizados, eles sempre devem ser posicionados no mesmo lugar do eletrodo de pH. Quando os eletrodos são calibrados, mergulhado-os na solução tampão, o compensador também deve ser calibrado dessa forma. De modo similar, um compensador manual deve ser ajustado para refletir a temperatura em que o eletrodo de pH é exposto durante a calibração e a operação.


COMO CALIBRAR MEDIDORES DE PH


A seguir, apresentamos um método geral para a maioria dos medidores de pH. Alguns exigem técnicas ligeiramente diferentes. Por favor, leia as instruções para conhecer os procedimentos específicos.

1. O ajuste da temperatura no medidor deve corresponder à temperatura das soluções tampão utilizadas ou deve-se usar um compensador de temperatura automático.

2. Mude o medidor de pH para "pH" ou "ATC", caso a compensação automática de temperatura seja empregada.

3. Coloque o eletrodo limpo em uma solução tampão nova de pH 7.00, em temperatura ambiente.

4. Ajuste a leitura do pH exatamente para 7.00 usando o botão ZERO OFFSET (defasagem do zero), STANDARDIZED (padronizado) ou SET (ajuste).

5. Lave o eletrodo com água destilada ou desmineralizada. (Este é o procedimento para calibração de um ponto. Para uma calibração de dois pontos, prossiga até o item 8).

6. Coloque o eletrodo na segunda solução tampão, de pH 4.00 ou 10.00.

7. Ajuste a leitura do pH para exibir o valor correto usando os controles SLOPE (inclinação), CALIBRATE (calibrar) ou GAIN (ganho) (ajuste grosseiro).

8. Ajuste a leitura do pH para exibir o valor correto usando o botão SLOPE (inclinação) (ajuste fino).

Desafios das Aplicações de Medição de pH

Cada complicação relacionada ao pH é única. A lista a seguir ilustra os tipos de problemas que você pode esperar encontrar ao medir o pH e mostra como lidar com eles.

1. Frequentemente, a instrumentação é a fonte de distúrbios nos sistemas de pH, causados por repetibilidade, erro, ruído de medição ou histerese da válvula.

2. Os loops em linha do pH oscilam, independentemente dos modos e da regulagem do controlador, caso os pontos de ajuste estejam nos trechos íngremes das curvas de titulação.

3. Conjuntos submersíveis de eletrodos de pH com terminações não encapsuladas abaixo da superfície do líquido acabarão tendo terminações úmidas.

4. Válvulas de controle de reagentes que não estão acopladas ao ponto de injeção em sistemas em linha causam atrasos tão grandes no envio dos reagentes que o farão perder a noção do tempo.

5. Você precisa de um medidor de vazão ou de um vidente para diagnosticar problemas no envio do reagente.

6. Sinais de vazão do tipo feed-forward devem ser multiplicados pelas saídas do controlador de pH e aplicados na operação direta das válvulas do reagente ou para estabelecer pontos de ajuste do controle de fluxo do reagente.

7. Atrasos no transporte para eletrodos de pH dentro de casas de analisadores ultrapassam os prazos de mistura, de modo que uma comodidade maior na verificação dos eletrodos compensa a comodidade menor na verificação dos registros de tendências.

8. Sempre que possível, deve-se dar preferência a eletrodos de injeção, em relação aos conjuntos de porta-amostras, a fim de reduzir os problemas de manutenção e melhorar os tempos de resposta – porém, nem todos os eletrodos de injeção são iguais.

9. Você pode usar tanques grandes, caso não precisem de controle. Utilize o volume a montante para reduzir o consumo de reagente ou a jusante para reduzir o erro de controle. Se não souber qual deles usar, opte por a jusante.

10. Instale um ou três, mas nunca dois eletrodos para medir o pH.