Een potentiometer is het apparaat dat wordt gebruikt om het potentiaalverschil te meten tussen een werkende en een referentie-elektrode, wanneer beide zijn ondergedompeld in een oplossing waarvan het gewenst is om de zuurgraad of basiciteit ervan te bepalen, uitgedrukt als pH.
Op deze manier verwijst potentiometrie naar de analytische methode die wordt gebruikt om de concentratie van H + -ionen te bepalen in een stof die in oplossing is, door middel van een potentiometer en de twee bovengenoemde elektroden.
In het geval van de referentie-elektrode heeft deze een bekende, constante en stabiele potentiaal in tegenstelling tot de werkelektrode. Het potentieel dat zich in deze laatste elektrode ontwikkelt, varieert evenredig met de concentratie van H + -ionen die in de oplossing worden aangetroffen.
Dit potentieel wordt ook sterk beïnvloed door de temperatuur waarbij de meting wordt uitgevoerd.
Waar is het voor?
Er is een groot aantal industriële processen - zoals medicijnproductie, voedselverwerking en waterzuivering - die zeer gevoelig zijn voor veranderingen in pH-waarden. Om deze reden is de juiste meting zo belangrijk.
Zoals eerder vermeld, is pH een parameter die wordt gebruikt om de zuurgraad of alkaliteit van een oplossing in de waterfase te meten door de concentratie van H + -ionen in de oplossing te analyseren . Vervolgens wordt de pH-waarde berekend met de volgende vergelijking:
pH = -log
Dus de potentiometer wordt gebruikt om de pH van een stof in oplossing te meten.
Wanneer de potentiometer is verbonden met de twee elektroden die zijn ondergedompeld in de te analyseren oplossing, detecteert hij het potentiaalverschil tussen de werk- en referentie-elektrode, versterkt dit signaal en zet het om in een pH-waarde met behulp van de hierboven beschreven vergelijking.
Hoe werkt het?
De werking van een potentiometer is gebaseerd op het mechanisme van een elektrochemische cel, waarbij H + -ionen betrokken zijn bij de chemische reactie van de cel om de concentratie van deze ionen in de oplossing te bepalen en op deze manier de pH hiervan te verkrijgen .
Als u de pH van een oplossing met potentiometrie wilt meten, worden een potentiometer en een elektrode gebruikt; de eerste is het apparaat dat de pH bepaalt, de tweede is gebaseerd op de combinatie van een referentie-elektrode en een meetelektrode die gevoelig is voor analyten.
In die zin wordt een circuit gevormd waardoor de elektrische stroom tussen de elektroden en de oplossing stroomt, waar ze de functie van een batterij vervullen wanneer ze worden ondergedompeld in de genoemde oplossing.
Op deze manier is de potentiometer ontworpen om een spanning gelijk aan nul (in eenheden van millivolt) te genereren wanneer deze een pH heeft die gelijk is aan zeven; dat wil zeggen neutraal.
Evenzo, wanneer een toename van potentiële waarden wordt geregistreerd (met positieve getallen), betekent dit dat er lagere pH-waarden zijn, en wanneer een afname wordt waargenomen - dat wil zeggen een groei naar negatieve getallen - spreken we van hogere waarden. pH.
Elektroden
De meet- (of werkende) elektrode bestaat uit een apparaat waar de te bestuderen reactie (oxidatie of reductie) plaatsvindt.
Hoewel er veel soorten zijn, is het over het algemeen glas, bestaande uit een zeer dun glasmembraan dat doorlaatbaar is voor de H + -ionen van het medium waarin het zich bevindt.
Door dit in een oplossing te plaatsen die een andere pH heeft dan de oplossing die in de cel aanwezig is, ontstaat er een potentiaalverschil tussen de twee vlakken van het membraan en kan dit verschil worden geregistreerd door middel van een referentie-elektrode.
Aan de andere kant is de referentie-elektrode een apparaat met stabiele potentiaalkarakteristieken en een bekende waarde, die normaal wordt gebruikt als de anode in de elektrochemische cel.
Een voorbeeld van dit type elektrode is er een die is gemaakt van een zilverdraad die is bedekt met zilverchloride en is ondergedompeld in een verdunde zoutzuuroplossing, of de referentie-elektrode is verzadigd met calomel, zoals degene die is weergegeven. in de onderstaande afbeelding.
De potentiometer bepaalt dus het potentiaalverschil dat tussen de elektroden wordt gegenereerd, hoewel alleen het potentieel van de werkelektrode afhangt van de concentraties van de ionensoort.
Kalibreren van een potentiometer
De kalibratie van een potentiometer moet worden uitgevoerd met bekende bufferoplossingen (ook wel buffers of bufferoplossingen genoemd), die bestaan uit systemen met praktisch onveranderlijke pH die een zwakke stof en zijn geconjugeerde soort bevatten.
Elke bufferoplossing heeft een specifieke pH, die zuur (pH <7), basisch (pH> 7) of neutraal (pH = 7) kan zijn, en kan commercieel worden gestandaardiseerd of in het laboratorium worden bereid met gecertificeerde reagentia en door het gebruik van gevestigde en gevalideerde procedures.
Aangezien potentiometers de pH-waarde meten binnen een bereik dat als breed wordt beschouwd, moet bekend zijn of de analyt een pH heeft die hoger of lager is dan zeven om door te gaan met de juiste kalibratie.
Dus voor monsters waarvan wordt verwacht dat de pH basisch is, moet deze worden gekalibreerd met een bufferoplossing met een pH van zeven en een andere met een hogere pH (normaal wordt een van pH tien gebruikt).
Aan de andere kant, voor monsters met een verwachte zure pH, wordt het gekalibreerd met een bufferoplossing met een pH gelijk aan zeven en een andere met een lagere pH (normaal wordt een van pH vier gebruikt).
Ten slotte moet de herkalibratie van dit meetinstrument vóór en na elk gebruik worden uitgevoerd, waarbij de resultaten worden geregistreerd, inclusief de datum en tijd waarop ze zijn uitgevoerd en de kenmerken van de bufferoplossingen die worden gebruikt om het te controleren.
Referenties
- Wikipedia. (sf). pH-meter. Opgehaald van es.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Chemistry, negende editie. (McGraw-Hill).
- Westcott, C. (2012). Ph-metingen. Opgehaald van books.google.co.ve
- Nielsen, C. (1996). Beheer van het analytische laboratorium: duidelijk en eenvoudig. Opgehaald van books.google.co.ve
- Kenkel, J. (2010). Analytische chemie voor technici, derde editie. Opgehaald van books.google.co.ve
- Kabel, M. (2005). Kalibratie: een handleiding voor technici. Opgehaald van books.google.co.ve