Electrochemistry Training

Presentación del tema: "Electrochemistry Training"— Transcripción de la presentación:

1 Electrochemistry Training

2 pH

3 Contenido Cuando reciba su electrodo
Introduccion Teoria Consideraciones Practicas Calibracion – Orion Star Series Meters Electrodos ROSS Como seleccionar el electrodo de pH apropiado para su muestra Evaluado la condicion de su electrodo Cuando reciba su electrodo Verificando la condicion de su electrodo Mantenimiento Almacenamiento Problemas mas comunes Los 7 pecados capitales

4 Introduccion pH es la medicion de acidez o alkalinidad presente en un liquido. Es unos de los parametros de medicion mas comunes y se aplica en diversos tipos de industria tales como: Agua potable y Tratamiento de Aguas Servidas. Produccion de quimicos. Agricultura. Investigacion. Monitoreo ambiental. BioTechnologia y Farmacia Procesamiento de comidas y bebidas Electronicos

5 Introduccion Determinación de pH con potenciómetro y electrodos
Ventaja Excellente resolución y precision. Desventaja Efectos debido a la temperatura Ecuación de Nernst Los valores de la muestra del pH cambian con la temperatura El electrodo en sí muestra dependencia con la temperatura

6 Teoria Sistema de medición de pH
El instrumento mide la diferencia de potencial (voltaje) en mV entre el interior del electrodo de pH y el electrodo de referencia que esta en contacto con la muestra.

7 Como se realiza la medicion de pH?
Teoria El electrodo de pH desarrolla un voltaje a través de la membrana permeable de vidrio. El voltaje es relacionado a la diferencia de la actividad del ion H+ en el interior y exterior del vidrio.

8 Teoria

9 Teoria

10 Teoria Tipico Electrodo Combinado de pH
Tipica Composicion de la solucion de relleno interna Solucion Buffer KCl AgCl Saturado Tipica composicion del elemento de referencia: Ag Tipica composicion de la solucion externa de referencia: KCl saturada en Ag

11 Teoria Ecuación de Nernst
Ecuacion de Nernst E = E0 + S log A Factores que intervienen en la Ecuacion de Nernst y que el usuario no tienen control sobre los mismos: 1. Referencia del Potencial Interno 2. Potencial de la solucion interna del Vidrio 3. Referencia del Potencial Externo 4. Potencial de la junta liquida Nota: los potenciales se desarrollan en respuesta a la actividad del Ion de Interes, en el caso de pH, Iones de Hidrogeno

12 Teoria Ecuación de Nernst
Ecuacion de Nernst E = E0 + S log A E= Potencial Medido E0 = Potencial del electrodo cuando el electrodo muestra Cero actividad S = es la pendiente, la cual se define como el cambio de mV por cambio en decadas en la actividad que exhibe el electrodo. La pendiente depende de la temperatura (Ver ejemplos en el siguiente slide). S = 2.303RT/nF R = Constante de Gas T= Temperatura en medida absoluta or Kelvin n = Valencia del Ion a medir F= Constante de Faraday -> Para Iones n= +/- 1 S (Pendiente) = +/ mV/Decada Ejemplos Monovalentes (Fl-, K+, Na+, Cl-) -> Para Iones n= +/- 2 S (Pendiente) = +/- 29 mV/Decada Ejemplos Divalentes (Ca++, Cu++, Pb++, S- -) La pendiente ideal es igual a mV/pH unidades a 25 oC

13 Teoria Valores Teóricos de la Pendiente vs. Temperatura
Temp (C) Pendiente (mV)

14 Teoria Valores Teoricos de la Pendiente VS
Teoria Valores Teoricos de la Pendiente VS. Temperatura Punto Isopotencial

15 Consideraciones Practicas Como Compensar el efecto de Temperatura
Calibrando y midiendo a la misma temperatura Utlizando un sensor de temperatura (ATC) o un electrodo triodo 3 en 1

16 Consideraciones Practicas Error causado en la pendiente por la variacion de temperatura
El error tipico en los resultados por efecto de la temperatura viene dado por la siguiente relacion: 0.003 x Dif.°C x Dif.unidades de pH (0.003 X la diferencia en oC entre la temperatura de la calibracion original y la temperatura de la muestra X la diferencia en unidades de pH entre el punto original de calibracion con el punto de pH de la muestra)

17 Error = 0.003 x 5°C x 2 unidades de pH = 0.03 pH
Consideraciones Practicas Error causado en la pendiente por la variacion de temperatura-Ejemplos Para un electrodo calibrado a 25oC con pH 7 la variacion para la misma muestra a temperaturas diferentes seria: 1- Muestra a 20 °C, pH 5 Error = x 5°C x 2 unidades de pH = 0.03 pH 2- Muestra a 2°C, pH 2.5 Error = x 23°C x 4.5 unidades de pH = 0.31 pH 3- Muestra a 80 °C, pH 12 Error = x 55°C x 5 undidades de pH = 0.82 pH

18 Siempre reporte los valores de pH con la temperatura
Consideraciones Practicas Variación en la concentracion y pH por efecto de la temperatura Siempre reporte los valores de pH con la temperatura El único modo de obtener un valor de pH a 25°C es realizando las medidas a 25 °C El control de calidad de las muestras neutras y basicas pudieran requerir el equilibrio de temperatura Las soluciones buffer también muestran variación del valor de pH con la temperatura lo cual afecta la calibración

19 Consideraciones Practicas Valores de pH de los Buffers a diferentes Temperaturas

20 Calibracion Calibrando con los Equipos ORION Star Series
Referirse al Manual donde se explica paso por paso como calibrar los nuevos modelos ORION Start Series Los Equipos ORION Star Series reconocen automáticamente las soluciones buffer de 4, 7 y 10. Los Orion Star Series realizan la calibración de pH y corrigen la temperatura automáticamente Usted ahorra tiempo Usted evita errores

21 Calibracion Calibrando con los Equipos ORION Star Series
Los Equipos ORION Star Series calculan la pendiente del electrodo automáticamente. Los Equipos ORION Star Series comparan automáticamente la pendiente obtenida mediante la lectura en mV de los buffers con la respuesta teórica segun la ecuación de Nernst y las expresa en forma de porcentaje. Por ejemplo: para un electrodo calibrado a 25C: pH 7 = -10 mV pH 4 = +165 mV Respuesta Teorica = 59.2 mV x 3 decadas = mV Pendiente = (165mV- (-10mV)) 175 mV / (respuesta teorica) Pendiente = 98.5%

22 Calibracion Calibrando con los Equipos ORION Star Series
Siempre calibre con al menos 2 soluciones buffer. Siempre verifique la variacion de la calibracion con uno de los buffer. Siempre calibre con buffers cuyos valores cubran el rango de los valores que usted espera determinar en sus muestras. Siempre registre diariamente la pendiente luego de la calibracion. La frecuencia de la calibracion depende de los siguientes factores: El tipo de electrodo (refierase al manual del usuario) El tipo de muestra El numero de muestras a analizar

23 Calibracion Calibrando con los Equipos ORION Star Series
Pautas a seguir de acuerdo a la pendiente del electrodo: Rango Ideal de la Pendiente es entre -> 95% - 102% Rango reconmendado para hacer la limpieza -> < 95% o si la pendiente tiene una caida abrupta Rango para reemplazo del electrodo -> < 92% y el mismo no mejora con el procedimiento de limpieza Tomar en cuenta aspectos relacionados al electrodo de referencia (elemento de referencia) tales como: Obstruccion de la juntas causada por muestras sucias Inestabilidad en el potencial del electrodo causado por los cambios en la composicion de la solucion de relleno que ocurre con el tiempo Reaccion de incompatibilidad entre la solucion de relleno y la muestra Degradacion irreversible del elemento de referencia interno.

24 Calibracion - Calibrando con los Equipos ORION Star Series Reaccion de Incompatibilidad entre la solucion de relleno y la muestra Ejemplos Cuando se usa electrodos convencionales con el elemento de referencia de Ag/AgCl y solucion de relleno de AgCl se presenta incompatibilidad entre la solucion de relleno y la muestra en los siguientes casos por ejemplo: Sulfuro de Plata precipita en presencia de Sulfuros y Tioles AgCl precipita en agua Los Amino Acidos tales como la Cisteina contiene Sulfuros, causando que la plata precipite El Cl destruye emulsiones fotograficas La incompatibilidad entre la solucion de relleno AgCl y la muestras se resulven con el uso de los Electrodos Ross

25 Electrodos ROSS Definicion
La tecnologia Ross inventada por el Dr. James Ross es la base tecnologica de los electrodos ORION Ross and Ultra Ross. El elemento de referencia del electrodo Ross usa una solucion interna completamente soluble en agua compuesta de iodide/iodine (yoduro/yodo) en contacto con un alambre de platino. La composicion de la solucion interna fue elegida por dar un resultado independiente de la temperatura, eliminado los factores de errores causados por la variacion de temperatura. Estos electrodos eliminan practicamente toda fuente de inestabilidad en la lectura de pH y trae como resultado una mejora muy significativa en terminos de precision y exactitud. La solucion de yoduro/yodo tambien tiene la propiedad de no contaminar las muestras a diferencia de la solucion de AgCl.

26 Electrodos Ross - Configuración
Pt Internal Reference KI/I2 Solution 3M KCL

27 Electrodo Ross Ventajas
No contiene Ag/Cl en el sistema de referencia por lo tanto no contamina las muestras Es capaz de medir muestras que contengan cisteina ( leche y sus productos) El mejor para buffers TRIS (tris-hydroximetil aminometano) Dado que el ion Ag+ es tóxico, los Ross son los preferidos para muestras biológicas y medios de cultivo Todos los electrodos Ross son double junction – que son los preferidos para medidas en muestras no acuosas (ej. titulaciones) Todos los electrodos Ross son de Junta Doble evitando asi que las juntas se tapen, unos de los problemas mas frecuentes en los electrodos convencionales Mediciones con resoluciones de 0.01

28 ROSS ELECTRODES - Respuesta a la variacion de temperatura de un Electrodo Ross VS. un Electrodo Convencional Ag/AgCL

29 Como seleccionar el electrodo de pH apropiado

30 Evaluado la condicion de su electrodo Cuando reciba su electrodo
Inspeccione que el electrodo este libre de grietas o cualquier fractura que pueda haber ocurrido durante el envio Inspeccione que las juntas liquidas no esten tapadas Verifique que el aguajero del electrodo no este tapado con el tapon Verifique que la solucion de relleno este por lo menos una pulgada por encima del nivel de la muestra

31 Evaluando la condicion de su electrodo Verificando la condicion de su electrodo
Calibre y verifique que la pendiente este entre los rangos especificados en el manual del electrodo Realize un test de mV del electrodo Coloque el equipo Orion de pH en modo mV Verifique que las lecturas de mV esten en el rango correcto para el electrodo: Para buffer pH 7.00 la lectura debe estar entre –30mV a + 30mV Para buffer pH 4.01 la lectura deber estar entre +150mV a +210mV Para buffer pH la lectura debe estar entre –150mV a -210mV

32 Evaluado la condicion de su electrodo Verificando la condicion de su electrodo
Si el electrodo no pasa el test de mV Realize de nuevo el test de mV con soluciones buffer nuevas Use las soluciones de limpieza para eliminar los residuos de la muestra que puedan estar adheridos al electrodo. Metodos de Limpieza: Metodo de Limpieza Acida Sumerga el electrodo en una solucion 0.1 M HCL por 20 a 30 minutos Vacie toda la solucion de relleno del electrodo Rellene el electrodo con solucion de relleno fresca Sumerga el electrodo en solucion de almacenaje por un periodo comprendido entre 2 horas hasta dejarlo durante la noche Metodo de Limpieza especifica Para remover contaminantes Proteicos -> pH Cleaning Solution A Numero de Parte Para remover contaminantes Bacterologicos -> pH Cleaning Solution B Numero de Parte Para limpieza en general -> pH Cleaning Solution C Numero de Parte Para remover grasas -> pH Cleaning Solution D Numero de Parte Realize de nuevo el test de mV

33 Los siguientes son algunos de los indicadores que su electrodo
Evaluado la condicion de su electrodo Mantenimiento Lineamientos de Limpieza Los siguientes son algunos de los indicadores que su electrodo necesita un procedimiento de limpieza: Pendiente < 95% o si la lectura presenta caidas drasticas en un perido de 24 horas Revisar el tiempo de respuesta en buffers-> el electrodo debe estabilizarse en un periodo de 30 segundos Revise la precision del electrodo leyendo los buffers como muestra Chequear que no se presente una caida en la lectura cuando se esta midiendo en los buffers Despues de limipar el electrodo, rellenelo de nuevo con la solucion de relleno adecuada y coloquelo en solucion de almacenaje

34 Reaproviciona los Iones removidos durante el uso
Evaluado la condicion de su electrodo Mantenimiento Solucion de Relleno La solucion de relleno Reaproviciona los Iones removidos durante el uso Mantiene la condiciones para que exista la transferencia de iones La solucion de relleno: No debe interferir con los componentes que estan en la muestra No debe alterar la actividad ionica en la muestra Algunos tipo de solucion de relleno: Electrodos Ross Ultra, Ross and PerpHect Ross Electrodes – Numero de Parte Electrodos de Junta Doble – Numero de Parte Electrodos Standares – Numero de Parte y para muestras de bajo contenido Ionico Electrodos Micros – Numero de Parte Electrodos ORP – Numero de

35 Evaluado la condicion de su electrodo Mantenimiento Almacenamiento
La membrana de vidrio DEBE mantenerse humedecida al ser almacenada a fin de mantenerla hidratada. La junta o unión de referencia DEBE mantenerse humedecida al ser almacenada a fin de prevenir la cristalizacion de la solución de relleno.

36 Evaluado la condicion de su electrodo Mantenimiento Almacenamiento
Para almacenaje a corto plazo (entre una medicion y la otra o de una noche para la otra Almacene el electrodo en la botella de almacenaje ORION Catalogo No que contiene la solucion del almacenaje de pH ORION Catalogo No El hueco de rellenado del electrodo debe estar destapado y el electrodo sumergido aproximadamente dos pulgadas dentro de la solucion. Si no se cuenta con la solucion de almacenaje de pH, mexclar 200 ml de solucion pH 7 con 1 gr de KCL Para almacenaje a largo plazo (mas de una semana) Rellene el electrodo con la solucion de relleno apropiada y tape el hueco de rellenado. Coloque unas gotas de la solucion de relleno de pH en la botella de almacenaje o en el tapon protector del electrodo y cubra el bulbo sensor y la junta. Use Parafilm para sellar y proteger contra el aire.

37 Problemas Comunes Problemas
Lecturas no reproducibles Respuesta lenta Respuesta inestable o ruidosa Respuesta con tendencia Inexactitud en la medida.

38 Problemas Comunes Secuencia de localización de los problemas
Potenciómetro Técnica Buffers Electrodo de referencia Electrodo de pH Muestra Método

39 Problemas Comunes - Potenciometro Troubleshooting Serie Star
Encender – esperar hasta que finalice la revisión interna del sofware Oprimir “Measure” – La pantalla se encenderá para su inspección Oprimir “Measure” otra vez – todo se apagará Oprimir “Measure” una vez mas – cuando se muestre la palabra “Key” presionar todas las teclas una a una.

40 Problemas Comunes Buffers
SIEMPRE utilice soluciones buffer frescas Verifique la fecha de expiración y la fecha de apertura de la botella. Las soluciones buffer de pH 4 y pH 7 expiran 3 meses despues de haber sido abiertas Las soluciones buffer de pH 10 expiran 1 mes despues de haber sido abiertas. Soluciones frescas para cada calibración No reutilice las soluciones

41 Problemas Comunes Electrodo
Tapar el orificio de llenado durante la medición Asegurarse que el nivel de la solución de relleno es apropiado Eliminar burbujas del electrodo Reemplace la solución de relleno para mantener la concentración de la solución y prevenir la cristalización del KCl Asegúrese de utilizar la solución de relleno apropiada Los electrodos Ross NO utilizan solución de relleno de Ag/AgCl

42 LOS 7 PECADOS CAPITALES…
Mantener cerrado el orificio de llenado durante las medidas. Guardar el electrodo seco o en agua desionizada. Utilizar el electrodo para agitar la muestra o los buffers. Reutilizar los buffers. Limpiar el bulbo del electrodo. No reemplazar la solución de referencia. Asumir que la determinación de pH es un procedimiento sencillo.

43 The End