Potenziometro (pHmetro) Per cosa funziona e come funziona

un potenziometro è il dispositivo utilizzato per misurare la differenza di potenziale tra un elettrodo di lavoro e un elettrodo di riferimento, quando entrambi sono immersi in una soluzione la cui acidità o basicità è determinata, esprimendola come pH.

In questo modo, la potenziometria si riferisce al metodo analitico utilizzato nella determinazione della concentrazione di ioni H⁺ in una sostanza che è in soluzione, usando un potenziometro e i due elettrodi sopra menzionati.

Nel caso dell'elettrodo di riferimento, ha un potenziale noto, costante e stabile a differenza dell'elettrodo di lavoro. Il potenziale che si sviluppa in questo ultimo elettrodo varia in proporzione alla concentrazione di ioni H⁺ che sono nella soluzione.

Questo potenziale è anche fortemente influenzato dalla temperatura alla quale viene effettuata la misurazione.

indice

• 1 A cosa serve?
• 2 Come funziona?
  • 2.1 elettrodi
  • 2.2 Calibrazione di un potenziometro
• 3 riferimenti

A cosa serve?

Esiste un gran numero di processi che vengono effettuati in ambito industriale - come la produzione di farmaci, la lavorazione degli alimenti e la depurazione delle acque - che sono altamente sensibili alla variazione dei livelli di pH. Per questo motivo la sua misurazione corretta è così importante.

Come precedentemente menzionato, il pH è un parametro utilizzato per misurare l'acidità o l'alcalinità di una soluzione che si trova in fase acquosa analizzando la concentrazione di Hioni.⁺ nella soluzione. Quindi, il valore del pH viene calcolato dalla seguente equazione:

pH = -log [H⁺]

Quindi il potenziometro viene utilizzato per misurare il pH di una sostanza in soluzione.

Quando il potenziometro è collegato ai due elettrodi immersi nella soluzione da analizzare, rileva la differenza di potenziale tra l'elettrodo di lavoro e l'elettrodo di riferimento, amplificando questo segnale e convertendolo in un valore di pH utilizzando l'equazione descritta sopra.

Come funziona?

Il funzionamento di un potenziometro si basa sul meccanismo di una cella elettrochimica, in cui sono coinvolti gli ioni H⁺ nella reazione chimica della cellula per determinare la concentrazione di questi ioni nella soluzione e, in questo modo, ottenere il pH dello stesso.

Quando si desidera misurare il pH di una soluzione mediante potenziometria, vengono utilizzati un potenziometro e un elettrodo; il primo è il dispositivo che determina il pH, mentre il secondo è basato sulla combinazione di un elettrodo di riferimento e un elettrodo di misurazione sensibile agli analiti.

In questo senso, si forma un circuito in cui la corrente elettrica scorre tra gli elettrodi e la soluzione, dove questi esercitano la funzione di una batteria quando sono immersi nella soluzione sopra menzionata.

In questo modo, il potenziometro è progettato per generare una tensione uguale a zero (in unità di millivolt) quando si ha un pH uguale a sette; cioè, neutrale.

Allo stesso modo, quando si registra un aumento dei valori potenziali (con numeri positivi) significa che ci sono valori più bassi di pH e quando si osserva una diminuzione di questi valori - cioè una crescita verso i numeri negativi - si parla di valori più alti di pH.

elettrodi

L'elettrodo di misurazione (o di lavoro) è costituito da un dispositivo in cui viene eseguita la reazione oggetto di studio (ossidazione o riduzione).

Anche se ci sono molti tipi, di solito è fatto di vetro, costituito da una membrana di vetro molto sottile con permeabilità agli ioni H.⁺ del mezzo in cui è.

Collocando questo in una soluzione che ha un pH diverso da quello della soluzione presente nella cellula, viene generata una differenza di potenziale tra le due facce della membrana e questa differenza può essere registrata per mezzo di un elettrodo di riferimento.

D'altro canto, l'elettrodo di riferimento è un dispositivo che presenta caratteristiche di potenziale stabile e valore noto, che viene normalmente utilizzato come anodo nella cella elettrochimica.

Un esempio di questo tipo di elettrodo è quello che è composto da un cavo d'argento, che è rivestito con cloruro d'argento e immerso in una soluzione di acido cloridrico diluito, o l'elettrodo di riferimento saturo di calomelano, come mostrato nella figura sottostante.

Quindi il potenziometro determina la differenza di potenziale che viene generata tra gli elettrodi, sebbene solo il potenziale dell'elettrodo di lavoro dipenda dalle concentrazioni delle specie ioniche.

Calibrazione di un potenziometro

La calibrazione di un potenziometro deve essere effettuata tramite soluzioni tampone (chiamate anche soluzioni tampone o tampone) note, che consistono in sistemi con pH praticamente invariabile che contengono una sostanza debole e le sue specie coniugate.

Ogni soluzione tampone ha un pH specifico, che può essere acido (pH <7), basico (pH> 7) o neutro (pH = 7) e può essere acquistato commercialmente già standardizzato o preparato in laboratorio con reagenti certificati e attraverso l'uso di procedure consolidate e validate.

Poiché i potenziometri misurano il valore di pH entro un intervallo considerato ampio, è necessario sapere se l'analita ha un pH superiore o inferiore a sette per procedere alla sua corretta calibrazione.

Quindi, per i campioni il cui pH dovrebbe essere basico, deve essere calibrato con una soluzione tampone di pH uguale a sette e un'altra a pH più alto (normalmente viene utilizzato uno di pH 10).

D'altra parte, per campioni con un pH atteso di tipo acido, viene calibrato con una soluzione tampone di pH uguale a sette e un altro di pH inferiore (normalmente si utilizza uno di pH quattro).

Infine, la ricalibrazione di questo strumento di misura deve essere effettuata prima e dopo ogni utilizzo, registrandone i risultati, compresa la data e l'ora in cui sono stati realizzati e le caratteristiche delle soluzioni tampone utilizzate per controllarlo.

riferimenti

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