MEDIDAS QUÍMICAS EN SOLUCIÓN ACUOSA

pH, CONDUCTIVIDAD, etc.

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Otras de las medidas más usadas en instrumentación es la de los parámetros y propiedades químicas. Todos estos equipos entran dentro del espectro de los analizadores. Aquí vamos a tratar de los de medida en solución acuosa, y más adelante del resto.

Los principales parámetros químicos que aquí vamos a medir son los siguientes:

 

pH

Conductividad

Redox

Turbidez

Oxígeno Disuelto

 

pH: El pH es la medida de la acidez o alcalinidad de una solución acuosa.

El valor del pH, corresponde a la concentración de Hidrógeno (H +) libres en esa disolución, y corresponde a la siguiente fórmula:

pH = - log [H + ]

El pH del agua pura es de 7´00 si el pH es menor, diremos que la disolución es Acida, y si es mayor Básica.

Para la medida del pH se suele utilizar el pH-metro de electrodo de vidrio. Os los podéis encontrar de un electrodo, de dos o de tres, pero todos tienen al final los mismos componentes, un electrodo de medida, que es de cristal poroso y suele estar relleno con cloruro de plata o de potasio, un electrodo de referencia, que puede ser o no de vidrio, y un sensor de temperatura, Pt-100 o termistor.

Si medimos los mV de la célula de medida, comprobaremos que a pH 7 la medida ronda los 0´0 mV , si el pH es básico esta medida se vuelve negativa y si es ácida positiva.

Todos los pH-metros tienen una compensación de temperatura que es fundamental, ya que la variación de ésta provoca grandes variaciones en los mV de medida.

No voy a entrar en ver como mide, pero si a daros unos consejos sobre su utilización, limpieza y calibración.

          1º) Deben de estar colocados en un sitio donde haya siempre agua, ya que de lo contrario se seca la unión porosa del electrodo de medida y puede quedar inutilizado.

         2º) Se suelen colocar en lugares con poca o nula presión. Para su uso en lugares de alta presión suelen ser equipos especiales y tener unas válvulas de bloqueo para poder sacarlos para su limpieza y calibración.

         3º) Para su limpieza se suele utilizar acido clorhídrico rebajado, huir de ácidos concentrados y productos milagrosos, por lo general terminan agotando la célula antes de lo debido.

          4º) Para calibrar ante todo limpieza y mucho papel. Lavar y secar bien los electrodos con agua destilada antes y después de meterlo en los tampones.

          5º) Si necesitáis una disolución con un valor especial pedirlo en laboratorio, no hacerlo. Por ser una función logarítmica, 1 litro de pH 7 y un litro de pH 4 no nos dan dos litros de pH 5´5.

          6º) Cuando calibremos el equipo, tener en cuenta la temperatura. Como ya se comento la temperatura es un factor muy importante para la medida, por lo que debemos de esperar a que el electrodo tenga la temperatura correcta del tampón de pH y después mirar el valor de éste a esa temperatura, ya que algunos patrones tienen una variación muy grande con está.

 

CONDUCTIVIDAD: La conductividad es lo contrario de la resistencia, es decir la facilidad que presenta un cuerpo a ser atravesado por una corriente eléctrica.

Aquí solo nos vamos a centrar solo en la medida de la conductividad en medio acuoso, y esta varia en función de la concentración de sólidos y sales disueltas en el agua.

Su unidad es el S/m (Siemens/metro), aunque por ser una unidad muy grande, por lo general se usan otras menores como mS/m (milisiemens/metro) y para medidas muy bajas µS/m (microsiemens/metro).

Como en el caso del pH, la variación de la temperatura influye en el valor de la medida.

Principalmente existen dos tipos de sondas de medida una de contacto y otra tórica.

Las sondas de contacto tienen unas partes metálicas o de otro material conductor con el que el equipo mide.

Estos contactos deben de estar perfectamente limpios para que la medida sea fiable. Estas sondas tienen una constante de medida que suelen ser 0´01, 0´1, 1 y 10, pero también las hay de otras.

Para la calibración del equipo se usa una caja de décadas para generar resistencia, la inversa de la conductividad, en el transmisor, las sondas no suelen tener ajuste, o están bien o no.

Las sondas tóricas son como unos anillos por el que pasa el líquido a medir.

Constan de una bobina excitada y un secundario donde se induce una tensión proporcional a la conductividad del medio.

Para ajustar estos equipos, se hace pasar un cable por el interior de la sonda y se conecta  a una caja de décadas. Si la caja no nos da un valor suficientemente alto para un ajuste, le podemos dar vueltas al cable, teniendo en cuenta que cada vuelta multiplica el valor aplicado con la caja de décadas por el número de vueltas dadas.

Estas sondas tiene también una constante dependiendo del fabricante y del modelo. Para calcular que resistencia hay que poner en la caja de décadas, utilizaremos la siguiente fórmula:

 

RESISTENCIA EN Ω = (Cte * 1000) / Fondo Escala en mS/cm

 

Hay que tener en cuenta que estos sensores están calculados para un diámetro de tubo determinado. En caso de ser de menor sección hay que recalcular la constante.

Como consideración final sobre conductividades, deciros que en caso de toma de muestras de baja conductividad para medir en laboratorio, es fundamental que el bote no tenga nada de aire y que se mida lo más rápidamente posible.

 

REDOX: Se llama redox al poder de una solución para generar una reacción reductora o oxidante.

La medida de esta reacción se realiza en mV como el pH, y de hecho los sensores son muy parecidos e incluso los equipos para medir pH se pueden configurar para medir Redox.

Los materiales usados en esos sensores, debido al medio en el que suelen medir, son de metales nobles, tales como plata y platino. Para estos sensores hay que tener las mismas consideraciones para su limpieza que con los pHs.

Para los que quieran algo más, el pH mide el movimiento de los protones y el Redox la de los electrones.

 

 

TURBIDEZ: Definiremos la turbidez como la facilidad que tiene la luz para atravesar el agua.

Viene condicionada principalmente por sólidos y animales microscopios en suspensión.

Los instrumentos para medir la turbidez son los turbidímetro o los nefelómetros, y su unidad de medida es la NTU.

El principio de medida más utilizado consiste en medir la intensidad de la luz dispersada a 90 grados cuando un rayo de luz pasa a través de una muestra de agua.

 

OXIGENO DISUELTO: Todo líquido absorbe más o menos cantidad de oxígeno, y su falta o exceso es necesario medirlo. Por ejemplo en agua residuales la falta de oxígeno no es buena y en caso de agua de calderas el exceso puede ser nefasto.

El equipo que utilizamos es el oxímetro y consiste en una sonda con un ánodo de plata (Ag) revestido con un alambre de platino (Pt), que funciona como cátodo y que esta dentro de un recipiente con cloruro potásico, y en el extremo una membrana de teflón que es permeable al gas. A todo este conjunto le aplicamos una diferencia de potencial de 790 mV y conseguimos una corriente proporcional a la cantidad de oxigeno en el líquido.

Estos sensores necesitan de un mantenimiento bastante regular, ya que la solución de ClK hay que renovarla regularmente y la membrana de teflón en caso de deterioro hay que sustituirla. La vida media de estos sensores es del orden de un año,