Medidor de PH: Medição com Qualidade e Precisão

O que é pH e por que ele deveria ser medido utilizando um medidor de pH? O pH compara a acidez ou alcalinidade de uma solução a uma determinada temperatura. Um pH de 7 descreve uma solução neutra porque as atividades dos íons hidrogênio e hidróxido são iguais.

Quando o pH está abaixo de 7, a solução é descrita como ácida e nesta condição a atividade do íon hidrogênio aumenta e o valor do pH diminui. Quando o pH está acima de 7, a solução é descrita como básica (ou alcalina) e nesta condição a atividade do íon hidróxido é maior do que a do íon hidrogênio.

Figura – Medidor de PH Portátil GHM

O medidor de pH realiza as medições de eletrodo de pH comparando as leituras em uma amostra com as leituras padrões cujo pH foi definido (buffers). O medidor de pH também pode conter valores de pH versus temperatura para buffers comumente usados. Isso permite que o medidor reconheça um determinado buffer de pH e calibre com o valor correto do buffer na temperatura medida.

A Invenção do Medidor de PH

Figura – Primeiro medidor de PH

A quem devemos agradecer por essa coisa inteligente? Primeiro, ao químico alemão ganhador do Prêmio Nobel Fritz Haber (1868-1934) e seu aluno Zygmunt Klemensiewicz (1886-1963) que juntos desenvolveram a idéia do eletrodo de vidro em 1909. O moderno e eletrônico medidor de pH foi inventado cerca de um quarto de século depois, em 1934, quando o químico americano Arnold Beckman (1900–2004) descobriu como ligar um eletrodo de vidro a um amplificador e voltímetro para então fazer um instrumento muito mais sensível. Por esta invenção, ele recebeu uma patente em outubro de 1936.

Obra de arte: o medidor original de pH do amplificador de Arnold Beckman, que originou sua patente de 1936. Quando um par de eletrodos (um eletrodo de vidro, 14, à esquerda, e um segundo eletrodo, 15, à direita) estão suspensos na solução de teste (azul), uma tensão (diferença de potencial) é gerada entre eles proporcionalmente ao pH da solução de teste. Este dispositivo está ligado a um circuito amplificador de tubo de vácuo (não mostrado) com um amperímetro simples mostrando o pH. Da patente US 2.058.761: Aparelho para testar a acidez por Arnold Beckman e outros, National Technical Laboratories, cortesia do Escritório de Marcas e Patentes dos EUA.

Erros Mais Comuns

A causa mais comum de erro em um medidor de pH é a temperatura. Variações de temperatura podem influenciar o pH pelas seguintes razões:

A inclinação do eletrodo mudará com variações de temperatura
Os valores de pH do tampão e da amostra serão alterados com a temperatura
A deriva de medição pode ocorrer quando os elementos internos dos eletrodos de pH e referência estão atingindo o equilíbrio térmico após uma mudança de temperatura
Quando o eletrodo de pH e a sonda de temperatura são colocados em uma amostra que varia significativamente em temperatura, as medições podem variar porque a resposta de temperatura do eletrodo de pH e a sonda de temperatura podem não ser semelhantes e a amostra pode não ter uma temperatura uniforme. O eletrodo de pH e a sonda de temperatura estão respondendo a diferentes ambientes

As mudanças na inclinação do eletrodo podem ser compensadas usando uma sonda de compensação automática de temperatura (CAT) ou um eletrodo que possui uma sonda CAT incorporada no corpo do eletrodo.

Alguns tipos de medidores de pH calculam a inclinação do eletrodo com base na temperatura medida dos buffers de pH. O medidor de pH então ajustará automaticamente o valor do buffer de pH para o pH real do buffer na temperatura medida.

O eletrodo de pH deve ser calibrado com tampões que tenham valores de pH conhecidos em diferentes temperaturas. Como alguns medidores de pH sem CAT são incapazes de corrigir os valores de pH da amostra para uma temperatura de referência, a calibração e as medições devem ser realizadas na mesma temperatura e os valores de pH da amostra devem ser registrados com a temperatura da amostra.

Realizando Medições mais Apuradas

Para que o medidor de pH seja mais preciso, ele precisa ser calibrado corretamente (o medidor de pH deve traduzir com exatidão as medições de tensão em medições de pH). Para tanto, geralmente ele precisa ser testado e ajustado antes que você possa começar a utilizar.

Para a calibração, o medidor de pH é mergulhado em buffers (teste de soluções de pH conhecido) e o ajuste é feito de acordo com o valor conhecido. Outra consideração importante é que as medições de pH feitas dessa maneira dependem da temperatura.

Alguns medidores possuem termômetros embutidos e corrigem automaticamente suas próprias medições de pH conforme a temperatura muda e são melhores ajustados se houver variações de temperatura durante a realização de várias medições diferentes.

Alternativamente, você pode corrigir a medição de pH por conta própria, ou permitir calibrar seu instrumento e fazer medições de pH na mesma temperatura.

Aplicações que Demandam Medidor de pH

A medição do pH é importante em diversas aplicações em indústrias químicas, biomédicas, agricultura, qualidade da água e oceanografia. Usos específicos incluem: