Instrumentação e Controle de Processos: Medidas de pH

Instrumentação e Controle de Processos Eletrodos Prof Dr Estêvão Magno Rodrigues Araújo 20231 Tópicos abordados MEDIDAS DE PH Introdução A concentração de átomos de hidrogênio no meio pode interferir fortemente em alguns processos químicos A concentração de muitas espécies para facilitar em termos de escala utilizase tirar o logaritmo da concentração e multiplicando por 1 o que se chama de potencial Dessa forma o pH potencial de hidrogênio é o negativo do logaritmo da concentração de hidrogênio A partir dos valores de pH uma solução é classificada como ácida básica ou neutra A faixa convencional de pH é de 0 a 14 devido à constante de equilíbrio da água a 25C mas existem valores negativos e maiores que 14 O pHmetro é constituído de um eletrodo sensível a prótons e um circuito potenciômetro Cuidados com o eletrodo O bulbo do eletrodo é constituído de uma membrana extremamente frágil que permite a troca de íons Caso a membrana fique seca pode ocorrer a ruptura da membrana O longo uso pode ocasionar a formação de microcristais no interior da membrana que atrapalham as medições A solução interna do eletrodo tem que ser trocada regularmente pois como há troca de íons ela acaba ficando contaminada Os eletrodos também são sensíveis a mudanças de temperaturas pHmetro Ka é a constante de acidez ou seja a constante de equilíbrio com relação à liberação de um próton HA H A Kₐ HAHA O pKₐ é o negativo do logaritmo do valor de Kₐ pKₐ logKₐ logHAHA Para um determinado ácido quando se ajusta o valor de pH para o valor de pKₐ temse que a concentração do ácido e da base conjugada serão iguais pKₐ logHAHA logH logA logHA pKₐ pH logA logHA pKₐ pH logA logHA pKa pH logA logHA Pequena lista de pKa Pequena lista de pKa A temperatura afeta o equilíbrio de reações químicas como por exemplo a ionização da água H2O H OH Kw fT Assim caso a solução analisada mude a temperatura o pH lido pode ser diferente mesmo que nenhuma alteração externa ocorra no sistema A medida de pH é eficiente em soluções que permitam a transferência de carga como as soluções aquosas Caso seja necessário avaliar o pH de soluções orgânicas há eletrodos específicos para essas medições Óleos de proteção muito ácidos podem danificar peças ao invés de protegêlas o que justifica as medidas de pH pH ou índice de acidez As duas formas indicam o quão ácido ou básico é um meio O pH é uma medida do potencial de hidrogênio O índice de acidez é uma medida da quantidade de KOH em mg é necessária para que a solução se torne neutra Quanto maior o índice de acidez menor o pH A medida do índice de acidez é mais comum quando as medidas de pH são mais difíceis como no casos dos pH negativos ou das soluções orgânicas ELETRODOS DE ÍON SELETIVO Introdução Os eletrodos de íon seletivo são eletrodos de membrana capazes de responder seletivamente a algum tipo de íons sendo o mais comum o de H Dessa forma a presença do íon aos qual o eletrodo se destina a medir faz com que seja gerada uma milivoltagem Equipamentos Os equipamentos utilizados para medidas de concentração por eletrodo de íon seletivo são os próprios pHmetros trocandose obviamente o eletrodo As medidas são rápidas e precisas dependendo do íon estudado da faixa de concentração e da temperatura Assim como no caso do pH existem padrões para a realização das análises MEDIDAS DE POTENCIAL DE REDUÇÃO Introdução Diagrama de Pourbaix No preparo de soluções um dos passos importantes é a medição do pH das soluções usando um equipamento chamado de pHmetro Sobre isso é correto afirmar que A para medição do pH de uma solução todo pHmetro possui um eletrodo sensível que indiretamente definirá a concentração de H através da medição da concentração de OH em uma solução B antes da verificação do pH da solução todo pHmetro precisa ser calibrado diariamente e para isso é necessário que seja feita a calibração do pHmetro utilizando soluções padrão de pH de 4 e 10 C todo pHmetro precisa ser calibrado diariamente para que o aparelho tenha a precisão adequada para definir o pH de uma solução e normalmente a calibração usa apenas uma solução padrão de pH7 D durante o procedimento de medição do pH é necessário ter ao lado ácidos e bases como o HCl e NaOH tal que durante a medição se o pH estiver muito baixo é necessário acrescentar NaOH para atingir o pH desejado Marque a alternativa correta o sobre pHmetro A Para a calibração do pHmetro é necessário apenas um padrão uma vez que o potencial do eletrodo se estabiliza linearmente com a concentração de íons H B O pHmetro é composto basicamente por um eletrodo conectado a um potenciômetro que permite a conversão do valor de potencial do eletrodo em unidades de pH 0 a 14 C A variação de temperatura não interfere no desempenho da calibração e medições realizadas no pHmetro D O eletrodo precisa ser mantido hidratado em água após seu uso E A calibração do pHmetro deve ser realizada com os tampões gelados 4C a fim de evitar a desaturação da membrana do eletrodo e oscilações durante o processo Eletrodos de membranas ionseletivos têm sido desenvolvidos diferindo na composição física ou química da membrana O mecanismo geral pelo qual o potencial ionseletivo se desenvolve nesses dispositivos depende da natureza da membrana e está relacionado ao potencial de junção que se manifesta por meio de uma membrana que separa a solução do analito da solução de referência Assinale a opção que apresenta as características das membranas ionseletivas A As membranas não devem exibir condutividade elétrica ficando a medida elétrica restrita ao sistema eletroquímico a ser quantificado B As membranas agem seletivamente ao íon de interesse por meio de processos de troca iônica cristalização ou complexação C As membranas são sensíveis aos íons e aos processos de transferência de elétrons que se manifestam em sua superfície D As membranas são insolúveis em meio eletrolítico mas podem exibir solubilidade considerável em água pura E As membranas são sempre constituídas de vidro de silicato com característica não cristalina A análise potenciométrica de uma determinada amostra foi feita utilizando eletrodo íon seletivo de fluoreto e eletrodo de referência de pratacloreto de prata de junção dupla da seguinte forma o técnico dissolveu 175 mg da amostra em água deionizada depois acrescentou solução tampão e niveladora de força iônica TISAB ajustando o pH para 55 Diluí em seguida com água deionizada até 25000 mL SOL A Uma alíquota de 50 mL da SOL A foi transferida para um béquer com agitação magnética O par de eletrodos foi mergulhado nessa solução e a ddp medida em um milivoltímetro eletrônico foi de 180 mV A equação da curva de calibração feita a partir de soluções padrão de fluoreto de sódio nas mesmas condições potenciométricas foi ΔE 550 pF 15 Sobre essa análise potenciométrica afirmase que oa Gabatito Questão Alternativa Observação 1 B Dependendo do pHmetro Marcas diferentes podem exigir padrões diferentes 2 B Existem pHmetros que conseguem medir fora dessa faixa 3 B 4 B