Las bases de la potenciometría

El pH es una medición de acidez de una solución y se define convencionalmente como el logaritmo negativo de la actividad del ión Hidrógeno: pH = -Log10 aH+, donde aH+ es la concentración del ión hidrógeno.

Fundamento de la potenciometría

Esta prueba se basa en la determinación de la actividad de iones hidrógeno, empleando un instrumento potenciométrico, con sensibilidad para reproducir pH de 0.05 o 0.005 unidades usando un electrodo indicador al ión hidrógeno como un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia apropiado, detectando el aparato el potencial en milivolts (mV) y en unidades de pH

Para las pruebas de pH se utiliza ampliamente el electrodo de vidrio porque da una respuesta inmediata a los cambios de rápidos de la actividad  del ión hidrógeno aun en soluciones poco reguladas, mediante el desarrollo de un potencial eléctrico en la interface vidrio/ liquido. A temperatura constante, este  potencial varía linealmente con el pH de la solución que está siendo medida, además de que este electrodo no lo perturban los agentes de oxidación o de reducción.

El cambio de potencial por unidad de pH es conocida como la pendiente del electrodo (la pendiente de un electrodo al 100 % de eficiencia varia en el orden de 59.16 mV por unidad de pH a una temperatura de 25 ºC. De acuerdo con la respuesta Nernst teórica). Este valor se incrementa con la temperatura. Una pendiente teórica se conoce como la pendiente de Nernst, y es idéntica a la desarrollada por el electrodo de Hidrógeno. Los valores de la pendiente de los electrodos de pH se aproximan muy cercanamente a los valores teóricos.

El potenciómetro es un medidor de milivolts D.C. con una impedancia alta para medir el potencial eléctrico de los electrodos en una solución. Mediante un sistema electrónico de balanceo en cero, el incremento es capaz de expresar el potencial medido directamente en milivoltios o, por conversión, en unidades de pH, la red de circuitos del instrumento consiste primordialmente de un paso de entrada dual–FET electrométrica, un amplificador operacional con realimentación, vías de conversión milivoltios a pH, un indicador de lectura digital o analógica, y una fuente de abastecimiento de corriente regulada.

Los elementos fundamentales del circuito de un potenciómetro sencillo se presenta en la figura siguiente, se conecta una célula de trabajo (Et) (que puede ser una pila seca o de batería de potencial mayor que el que se desea medir), a una celda que se desea medir (Ex), se conecta la misma resistencia con una polaridad en oposición a la Et, mediante un contacto fijo(A) y un contacto corredizo (C). El Galvanómetro (G) en serie nos mide el paso de corriente y el voltímetro (V), en paralelo a la célula problema, de las lecturas aproximadas del voltaje. Para calibrar el instrumento se conecta el conmutador a la celda patrón (Ep) cuyo potencial se conoce con exactitud y se mueve el contacto (C) hasta coincidir con (B). Se cierra ahora el circuito en (K) y se observa una desviación en el galvanómetro. Se ajusta a continuación la resistencia (R) hasta que no se aprecie paso de corriente en el galvanómetro (punto cero). En estas condiciones la caída de potencial entre (A) y (B) es la misma que el voltaje de la celda patrón. Se retira  luego (ES) y se conecta la celda que se desea medir (problema), (Ex), moviéndose a continuación el contacto (C) hasta que el galvanómetro no registre paso de corriente. En este momento la caída de potencial entre (A) y (C) es igual al potencial de la celda problema y representa la fracción AC/AB conocida del voltaje de la celda patrón (Ep) utilizada para la calibración. Generalmente la resistencia (AB) esta enrollada en forma circular, y tiene acoplada una escala en voltios y milivoltios, de tal forma que cualquier porción de contacto (C) puede leerse directamente en la celda. Se calibra el instrumento colocando la celda de tal forma que indique  el voltaje exacto de la celda patrón (Ep) y ajustado (R) hasta corriente cero.  Cualquier voltaje desconocido (Ex), puede leerse  en la escala de voltios o milivoltios.

Para medir el pH puede graduarse directamente la escala, teniendo en cuenta que un cambio de la unidad de pH corresponde a un cambio de 0.059 V (a 25 ºC) en la F.E.M. de la celda. El instrumento se calibra utilizando una solución reguladora de pH conocido en la celda (Ex) y ajustando la resistencia (R) hasta corriente cero. La solución a medir se coloca en la celda, moviendo luego el contacto  (C) hasta que no pase corriente por el galvanómetro, el pH se lee directamente en la escala graduada. Cuando se utiliza un electrodo de vidrio para medir el pH se sustituye el galvanómetro por un amplificador de vacío.

Para su funcionamiento óptimo, el instrumento debe mantenerse continuamente con corriente y en método de reserva cuando no se utilice, siguiendo este procedimiento no abra que esperar  a que el instrumento caliente cada vez que se use. Por añadidura se evitan en el instrumento las fluctuaciones grandes de señal y, al mismo tiempo, se reserva la vida de la presentación analógica o digital.

Para asegurar el funcionamiento adecuado tanto del electrodo como de las partes eléctricas del potenciómetro es necesario realizar calibraciones.

Proveedores de servicios de calibración de equipos de potenciometría

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El Mercurio Metálico (Azogue)

El mercurio se genera de manera natural en el medio ambiente y se da en una gran variedad de formas. Al igual que el plomo y el cadmio, el mercurio es un elemento constitutivo de la tierra, un metal pesado. En su forma pura (mercurio líquido) se le conoce como mercurio “elemental” o “metálico” y en ocasiones es denominado azogue. Rara vez se le encuentra en su forma pura, como metal líquido; las formas que se encuentran más comunmente en la naturaleza son el mercurio inorgánico y el mercurio orgánico.

Prácticamente todo el mercurio proviene del cinabrio o sulfuro de mercurio (HgS), el cual contiene alrededor de 86 por ciento de mercurio. Algunas fuentes de cinabrio rojo son tan ricas en mercurio, que se pueden encontrar gotas de mercurio elemental en muestras aleatorias. Otros minerales que lo contienen son: la livinstonita (HgS.2Sb2S3), el calomelano o mercurio córneo (Hg2Cl2), la tiemannita (HgSe) y la coloradoita (HgTe).

El proceso de extracción consiste en la ubicación de la piedra en la mina, la cual será fusionada (calentada) para obtener los minerales, el metal condensado pasa por un filtrado y es recogido en contenedores, principalmente de hierro. Aquí se obtiene un líquido inodoro plateado, pesado y ligeramente volátil.

Sus principales propiedades físicas se describen a continuación:

• Formula química: Hg

• Punto de fusión: -38.87 grados centígrados.

• Punto de ebullición: 357.72 grados centígrados.

• Densidad: 13.534 g/ml a 25 grados centígrados.

• Forma aleaciones con otros metales como oro y plata, a excepción del hierro.

• Insoluble en agua

• Soluble en ácido nítrico

Dentro de las aplicaciones que tiene el mercurio metálico se encuentran los termómetros, barómetros, esfigmomanómetros (instrumentos empleados para medir la presión arterial de la sangre en el cuerpo humano), termostatos de pared para la calefacción, aire acondicionado, bombillas y tubos fluorescentes, baterías, interruptores de luz eléctrica, bombas de vacío y catalizadores. También se utiliza en los laboratorios de química de las escuelas secundarias media y superior.

El mercurio, como ya se mencionó, forma soluciones llamadas amalgamas con algunos metales (por ejemplo: oro, plata, platino, uranio, cobre, plomo, sodio y potasio). Por lo que además es usado en amalgamas de plata para empastes de dientes, pero debido a que es de uso humano, el mercurio pasa por una serie de procesos para elevar su pureza (mercurio tridestilado). La fabricación de amalgamas consiste en disolver estaño, plata y cobre en mercurio. Su uso está muy extendido porque es fácil de manejar y duraderá (al masticar).

Otros usos del mercurio se dirigen a la industria de explosivos, también ha tenido usos en medicina a través de mercoquinol (oxiquinolinsulfonato de mercurio) y de el hidrargirol (parafeniltoniato o parafenolsulfonato de mercurio), este último como antiséptico, al igual que otros muchos como el hidrargol, el hidrargiroseptol, el yoduro mercúrico, el cloroyoduro mercúrico, el mercuriol, etc.

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El mercurio y los compuestos de mercurio

El mercurio

El mercurio es el único metal que tiene la propiedad de permanecer en estado líquido a temperatura ambiente. Es poco frecuente que lo encontremos en la litosfera, en la que constituye tan sólo del 4 al 10 por ciento.

Tiene color blanco plateado, muy brillante, pero en capas delgadas es casi transparente, de color azul violáceo, es volátil, y soluble tanto en líquidos polares como no polares.

El mercurio se pierde con facilidad de las soluciones acuosas diluidas, incluso de soluciones mercúricas, debido a la reducción de las mismas por residuos de materiales con poderes reductores.

Los compuestos de mercurio

Los compuestos de mercurio más conocidos son los halogenuros. El fluoruro (Hg2F2) es inestable en agua dando lugar a ácido fluorhídrico (HE), HgO y mercurio. El nitrato y el perclorato mercuriosos son solubles en agua y dan, mediante reacción de doble descomposición, haluros, sulfatos, acetatos y otras sales. Otras sales mercuriosas poco solubles conocidas son el sulfato, clorato, bromato, yodato y acetato.

 El mercurio forma también complejos halogenados y las mismas especies que se encuentran en el mercurio, se encuentran en el cadmio.

El ioduro de mercurio (I), Hg2I2, es un polvo amarillo, pesado, inodoro e insípido, de densidad entre 7.6 y 7.7 g/cm3. Apenas se disuelve en agua y es insoluble en alcohol y en éter. Cuando se calienta a unos 70°C toma un color rojo que pasa al violeta oscuro si se sigue calentando más. A 200°C se funde dando un líquido negro que, calentado con cuidado, sublima en cristales amarillos, transparentes, de yoduro mercurioso.

El cloruro mercurioso (Hg2Cl2), también llamado calomelano o mercurio dulce, se encuentra, aunque raras veces, en la naturaleza formando el denominado mercurio córneo. El cloruro mercurioso es insípido, soluble en frío en agua, alcohol, éter y ácidos diluidos. Calentándolo toma color amarillo, a 150°C empieza a volatilizarse y a mayor temperatura se convierte en vapor incoloro sin fundirse previamente.

El electrodo de calomelanos, es muy utilizado en electro-química como patrón, está constituido por una porción de mercurio líquido (en el que se sumerge un alambre de platino) que está en contacto con una disolución saturada de Hg2Cl2 en KCl acuoso de concentración conocida, siendo este tipo de electrodo el más adecuado para una utilización general que el electrodo normal de hidrógeno.

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