Determinação do pH:

A determinação do pH é uma das mais comuns e importantes no contexto da química da água. No campo do abastecimento de água o pH intervém na coagulação química, controle da corrosão, abrandamento e desinfecção. No âmbito do tratamento de água residuais por processos químicos ou biológicos o pH deve ser mantido em faixas adequadas ao desenvolvimento das reacções químicas ou bioquímicas do processo. No tratamento de lodos de estações de tratamento de esgotos, especificamente através da digestão anaeróbia, o pH se constitui num dos principais factores de controlo do processo.
Em lagoas e reservatórios de estabilização de esgotos o aumento do pH, como consequência da fotossíntese de algas, desempenha importante papel na eliminação de organismos patogénicos.
Do ponto de vista analítico o pH é um dos parâmetros mais importantes na determinação da maioria das espécies químicas de interesse tanto da análise de águas potáveis como na análise de águas residuais. Apresenta relações fundamentais com acidez e alcalinidade de modo que é praticamente impossível falar destas sem ter aquele em mente.
A determinação do pH é feita electroliticamente com a utilização de um potenciómetro e eléctrodos. O princípio da medição eletrométrica do pH é a determinação da actividade iónica do hidrogénio utilizando o eléctrodo padrão de hidrogénio, que consiste numa haste de platina sobre a qual o gás hidrogénio flúi a uma pressão de 101 kPa. O eléctrodo de hidrogénio, no entanto, não é bem adaptado para uso universal especialmente em trabalho de campo ou em soluções contendo espécies químicas contaminantes do eléctrodo.

O MEDIDOR DE pH

O sistema medidor de pH ou pH-metro consiste de um potenciómetro (aparelho medidor de diferença de potencial), um eléctrodo de vidro, um eléctrodo de referência e um sensor de compensação de temperatura. Para a maioria dos instrumentos existem dois controles importantes:
- O controle de desvio lateral (intercept) usado para corrigir desvios laterais da curva potencial do eléctrodo de pH em função do pH, com relação ao ponto isopotencial. A calibração do instrumento com uma solução tampão de pH 7 é uma aplicação prática de correcção de desvio lateral;
- O controle de inclinação (slope) usado para corrigir desvios de inclinação, devidos por exemplo à influência da temperatura, promove uma rotação da curvatura do eléctrodo em torno do ponto isopotencial (pH = 7 e E = 0). Na prática, para evitar a inclinação da curva, para uma dada temperatura deve-se calibrar o eléctrodo com a solução tampão de pH = 7 (correcção do desvio lateral) e, em seguida, com auxílio de um outro tampão promover o ajuste da inclinação.
Os ajustes dos desvios laterais e de inclinação utilizando soluções tampões padrões constituem os procedimentos básicos de calibração instrumental para a determinação de pH .

Para determinar o pH é necessário:

(a) PH-metro com capacidade para leitura de diferença de potencial ou pH, numa escala de 0 a 14, com precisão mínima de 0,1 unidade de pH e preferencialmente de 0,01 pH;
(b) Eléctrodo sensor de temperatura;
(c) Eléctrodo de referência conforme a necessidade e compatível com o modelo do pH-metro;
(d) Eléctrodo de vidro ou combinado conforme a necessidade e compatível com o modelo do pH-metro;
(e) Agitador magnético com hastes revestidas com teflon;
(f ) Câmara de fluxo para testes que envolvam medição contínua ou em soluções fracamente tamponadas.

Sabias que....

ELÉTRODO DE VIDRO
O eléctrodo de vidro (Figura 1) é um bulbo construído em vidro especial contendo uma solução de concentração fixa (0,1 ou 1 M) de ácido clorídrico (HCl) ou uma solução tamponada de cloreto em contacto com o eléctrodo de referência interno, normalmente constituído de prata revestida de cloreto de prata, que assegura um potencial constante na interface da superfície interna do sensor com o electrólito. O elemento sensor do eléctrodo, situado na extremidade do bulbo, é constituído por uma membrana de vidro que, hidratada, forma uma camada de gel, externa, selectiva de ião hidrogénio. Essa selecção é, de fato, uma troca de iões sódio por iões hidrogénio os quais formam uma camada sobre a superfície do sensor. Além disso, ocorrem forças de repulsão de aniões por parte do silicato, negativamente carregado, que está fixo no sensor. Ocorre, na camada externa do sensor, a geração de um potencial que é função da actividade do ião hidrogénio na solução.

ELÉTRODO DE REFERÊNCIA
O eléctrodo de referência consiste de uma meia célula de potencial constante e determinado. No interior de um bulbo (Figura 2) o elemento de referência acha-se imerso num electrólito a qual entra em contacto com a amostra através de junção (líquida) ou diafragma por onde se forma uma ponte salina a qual deve desenvolver um potencial de junção mínimo possível. O eléctrodo de referência é bastante útil nas determinações potenciométricas de pH, potencial de oxi-redução (POR) e espécies iónicas específicas as quais se baseiam na medida de diferença de potencial entre o eléctrodo específico e o eléctrodo de referência. Os eléctrodos de referência mais comuns usados são calomelano (Hg / Hg2Cl2) e prata/cloreto de prata.

ELETRODO COMBINADO
A utilização de um par de eléctrodos sempre se impõe para a determinação de iões específicos e de pH em soluções viscosas e suspensões coloidais. O eléctrodo de vidro combinado ilustrado na Figura 3 é um eléctrodo compacto no qual o eléctrodo de vidro se encontra envolvido pelo eléctrodo de referência de prata/cloreto de prata. É um eléctrodo adequado para a maioria das aplicações de laboratório sendo mais fácil de manusear que o par de eléctrodos separados. Os eléctrodos combinados mais recentes têm também um sensor de temperatura integrado útil na compensação automática de leituras de temperatura de diferentes amostras.

Indicadores de pH

Inúmeros processos químicos, dependem directamente do controle da concentração de iões H+ (pH) no meio reactivo, este controle pode ser feito por potenciómetros.

Para processos onde esta medida não seja adequada (uma reacção com reagentes tóxicos, por exemplo) substâncias químicas que forneçam indicação visual são de extrema utilidade, substâncias estas chamadas indicadores.

A primeira teoria sobre os indicadores, dita teoria iónica dos indicadores, é creditada a W. Ostwald (1894), tendo como base a teoria da dissociação electrolítica iónica dos indicadores. Segundo esta, os indicadores são bases ou ácidos fracos cuja cor das moléculas não-dissociadas difere da cor dos respectivos iões.


O comportamento destas moléculas pode ser resumido como:

Indicadores Ácidos: possuem hidrogénio (s) ionizável (eis) na estrutura, quando o meio está ácido (pH <7),> 7), os hidrogénios do indicador são fortemente atraídos pelos grupos OH- (hidroxilo) para formarem água, e neste processo são liberados os aniões do indicador (que possuem coloração diferente da coloração da molécula).

Indicadores Básicos: possuem o grupo ionizável OH- (hidroxilo), portanto, em meio alcalino (pH>7) as moléculas do indicador "são mantidas" não-ionizadas, e em meio ácido (pH<7)>

Fonte:www.profcupido.hpg.ig.com.br/ph_e_poh.htm