O valor do pH é usado como uma unidade de medida da acidez ou alcalinidade de um meio. A membrana de vidro do sensor fornece um potencial eletroquímico dependendo do valor de pH do meio. Esse potencial é gerado pelo acúmulo seletivo de íons H+ na camada externa da membrana. Como resultado, uma camada limite eletroquímica com uma diferença de potencial elétrico se forma nesse ponto. Um sistema de referência Ag/AgCl integrado serve como o eletrodo de referência necessário. A tensão medida é convertida para o valor de pH correspondente usando a equação de Nernst.
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Como funciona a medição potenciométrica de pH
Em sua essência, a medição potenciométrica de pH consiste na detecção de diferenças de potencial com eletrodos especiais. Vamos descobrir mais:
Eletrodos de vidro
Nos eletrodos de vidro tradicionais, o componente principal é um bulbo de vidro sensível ao pH na extremidade de um tubo de vidro. Dentro do eletrodo, uma solução neutra de cloreto de potássio tamponada em pH 7 envolve um fio de prata/cloreto de prata, que é a conexão elétrica.
Um segundo fio de prata/cloreto de prata em outra solução de cloreto de potássio é o sistema de referência em um tubo de vidro externo. Uma pequena junção separa o sistema de referência da solução que está sendo medida, a conexão elétrica, mas não a solução.
Quando o eletrodo é imerso em uma solução, ele detecta a diferença na concentração de íons de hidrogênio através da membrana de vidro. Essa diferença de concentração cria uma diferença de potencial mensurável que é então convertida em uma leitura de pH.
Como funciona o bulbo de vidro
Imagine mergulhar o sensor em uma solução como ácido clorídrico diluído. Os íons de hidrogênio menores penetram na camada limite da membrana de vidro e criam uma separação de carga, enquanto os íons de cloreto maiores permanecem do lado de fora.
Dentro do bulbo, a concentração de íons de hidrogênio é constante em pH 7. Se a concentração externa de íons de hidrogênio for maior (soluções ácidas), será criada uma diferença de potencial, pH abaixo de 7. Para soluções neutras, a concentração de íons de hidrogênio é a mesma em ambos os lados, pH 7. Para uma concentração externa de íons de hidrogênio mais baixa, pH acima de 7.
Sensores que não são de vidro
Para as indústrias que não podem ter vidro, os ISFETs são uma alternativa robusta. Eles substituem o bulbo de vidro tradicional por uma camada sensível ao pH integrada a um transistor semicondutor de óxido metálico (MOS).
Quando os íons de hidrogênio positivos interagem com essa camada, eles criam uma separação de carga e a área entre a fonte e o dreno se torna condutora. O fluxo de corrente está diretamente relacionado ao pH da solução. Como os sensores de vidro, os ISFETs também exigem um sistema de referência estável protegido por uma junção para serem precisos.
Precisão para cada aplicação
O princípio potenciométrico, conforme implementado pela Endress+Hauser, oferece a mais alta precisão na medição de pH. Essa tecnologia atende a diversas indústrias, permitindo melhores rendimentos de produtos, menos desperdício e aplicações em que os sensores de vidro não podem ser usados.
Seja com sensores de vidro ou ISFETs, a medição potenciométrica de pH é a base da análise de líquidos. A ciência por trás dela e a tecnologia que a cerca garantem resultados confiáveis.
