Medidor de pH: como funciona?

Atendendo a pedidos, o assunto de hoje é o funcionamento do medidor de pH ou pHmetro. Um instrumento eletrônico que mede a acidez e a alcalinidade.

Para saber o que é o pH e sua importância no equilíbrio ambiental, clique no link a seguir.

pH: definição e importânciaClique aqui

Como funciona o medidor de pH?

São usadas 2 sondas, uma de referência e outra de medição. A sonda de medição é feita de vidro com um pequeno bulbo no fundo, que fica em contato com a solução a ser medida.

O bulbo é feito de uma fina membrana de vidro que é permeável aos íons hidrogênio ($H^{+}$). Dentro do tubo de vidro há um eletrodo de prata (Silver wire), revestido com cloreto de prata (AgCl) e uma solução de cloreto de potássio (KCl), cujo pH constante é 7.

Quando há uma diferença de concentração, há uma troca de íons entre a solução e as camadas de gel interna e externa. Os íons $H^{+}$ da solução de maior concentração vão para a membrana de vidro, substituindo alguns íons de lítio ($Li^{+}$) ou sódio ($Na^{+}$) e estes vão para a camada de gel com menor concentração de íons positivos.

Se o pH da solução a ser medida for 7, não haverá diferença de concentração de íons dentro e fora da sonda. Logo, a diferença de potencial entre os eletrodos será 0.

A sonda de referência

Determina a precisão da medição do pH, deve ter um potencial elétrico constante e baixo coeficiente de temperatura. Também possui um eletrodo de prata com revestimento de AgCl e o mesmo eletrólito de KCl. A sonda de referência fica em contato com o líquido medido por uma junção porosa, para a difusão de KCl e fechar o circuito elétrico.

Há uma pequena tensão elétrica entre os eletrodos, que é amplificada para o pHmetro calcular o pH usando a equação de Nernst e mostrar em um display.

A equação de Nernst

Relaciona a tensão elétrica $V$ com a diferença de concentração de íons em duas substâncias.

$V=\frac{RT}{nF}ln(\frac{C_{1}}{C_{2}})$

Onde:

• $R$ é a constante universal dos gases, cujo valor é 8,315 $J/mol\cdot K$.
• $T$ é a temperatura em Kelvin (K).
• $n$ é o número de elétrons transferidos por íon trocado.
• $F$ é a constante de Faraday, cujo valor é 96485 C/mol (coulombs por mol).
• $C_{1}$ é a concentração de íons na solução medida, em moles/litro de solução.
• $C_{2}$ é a concentração de íons na solução de referência.

Me foi perguntado se um medidor de pH feito para funcionar em 50 Hz funcionará diferente em 60 Hz, ou vice-versa. Como o princípio de funcionamento deste instrumento não depende da frequência da rede, não haverá nenhuma alteração.