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Un Electrodo para cada Aplicación

13/05/2016

Un Electrodo para cada Aplicación

9902

Autor: Hanna Instruments

Blog: www.hannainst.es



Selección del ELECTRODO

 
La aplicación y las condiciones de trabajo (temperatura, tipo de muestra…) en las que se vayan a realizar las mediciones de pH condicionan las características que el electrodo debe de tener para poder realizar unas medidas rápidas y precisas.
 
Una selección incorrecta del electrodo utilizado durante una medida de pH puede suponer desde medidas lentas o inexactas hasta que el tiempo de vida del electrodo se vea drásticamente acortado, cosa que con un electrodo de otras características no sucedería.
 
Por ello, y para facilitar la elección del electrodo correcto, se ha confeccionado una tabla donde pueden encontrarse los electrodos recomendados por HANNA para distintas aplicaciones de distintas industrias. De esta manera se mejorará la rapidez y precisión de las medidas de pH en cada una de las aplicaciones así como la vida útil de los electrodos en cada aplicación.
 
 
Para aplicaciones que no se encuentren en la tabla indicada o peculiaridades que su aplicación pueda tener puede contactarnos en el correo electrónico laboratorio@hanna.es, y le asesoraremos sobre la medida de pH en su aplicación, o sobre la idoneidad de nuestros electrodos en pHmetros de otras marcas.
 


Configuración de los ELECTRODOS de pH

 
Para poder seleccionar el mejor electrodo para una aplicación lo primero es conocer como está construido un electrodo de pH así como cuales son las diferentes partes del mismo, la funcionalidad de estas partes así como las opciones dentro de HANNA.
 
Todo electrodo está configurado por las características de sus distintas partes críticasque se mencionan a continuación:
 
  • Material del cuerpo del electrodo
  • Elemento de referencia
  • Unión o diafragma
  • Tipo de membrana
  • Forma de la membrana
A continuación se realizará una breve descripción de las opciones HANNA para cada uno de las características así como una explicación de cada opción.
 
Las opciones de configuración en electrodos HANNA son las siguientes para cada unade las características:
 


Cuerpo del ELECTRODO

 

  1. Vidrio. Idóneos para determinaciones de rutina en trabajos de laboratorio porque tienen una rápida respuesta a los cambios de temperatura, son fáciles de limpiar y compatibles con disolventes orgánicos, sin embargo son muy frágiles mecánicamente hablando.
  2. Plástico. En electrodos de campo, habitualmente en electrodos para portátiles o para su uso en alimentación, el electrodo puede llevar un revestimiento de plástico para que ofrezca una mayor resistencia mecánica o garantice que no haya transferencia de sustancias a las muestras. HANNA tiene cubiertas de resina PEI, PVDF y PP dependiendo de la aplicación a la que va a ser destinado el electrodo. Por ejemplo en alimentación suelen utilizarse electrodos con cuerpo de PVDF (por ser un material inerte y evitar reacciones químicas con el alimentación) y por ejemplo en el HI1230B el cuerpo se alarga en unas almenas para proteger la membrana indicadora.
  3. Cuerpo metálico (generalmente titanio). El cuerpo de titanio incrementa la inmunidad frente a campos electrostáticos y magnéticos (actuando como una cámara de Faraday) así como protege frente a ambientes corrosivos.
 


ELECTRODO de referencia y unión

 
El electrodo de referencia debe de proporcionar un potencial constante y estable durante las medidas de pH. Este potencial es definido por el elemento de referencia y el electrolito de referencia.

El elemento de referencia habitualmente utilizado es un hilo de Ag con AgCl depositado (por su rapidez, estabilidad y menor impacto ecológico frente al de calomelanos), esta deposición es muy importante y no debe perderse, por eso el electrolito utilizado suele incluir una concentración muy alta de AgCl.
 
En los electrodos con unión simple, el hilo de referencia se encuentra en la cámara con la unión o diafragma que se encuentra en contacto con la muestra. En este caso el electrolito contiene plata para proteger el recubrimiento del hilo.
 
HANNA actualmente propone lo que se denomina unión doble,.el hilo de referencia se encuentra protegido en una cámara con una unión cerámica intermedia entre el hilo de Ag/AgCl y la cámara con la unión o diafragma que se encuentra en contacto con la muestra. Esta última contiene un electrolido libre de plata.
 
 

Tipos de unión

 
Tal y como hemos mencionado anteriormente el electrodo de referencia debe de proporcionar un potencial constante y estable durante las medidas de pH estando en contacto con la muestra de análisis. Por ello hay una abertura o unión en el electrodo de referencia por donde fluye la solución electrolítica desde el interior de la semicelda de referencia a la muestra.
 
 
Para ello HANNA dispone de los siguientes tipos de uniones:
 

UNIÓN CERÁMICA (CERAMIC): es la unión más conocida y simple consiste en una pieza porosa cerámica que atraviesa el cuerpo de vidrio del electrodo. Esta unión permite que el electrolito fluya hacia fuera del electrodo de manera constante y controlada. Aunque es la unión generalmente más utilizada por su simplicidad tiene una desventaja, debido a la estructura de la unión es relativamente sencilla que se obture sobretodo en muestras viscosas, con sólidos en suspensión, alto contenido protéico o con sulfuros. Dependiendo del número de uniones cerámicas ampliaremos el flujo del electrolito.
 
Para evitar los problemas de obturación de la unión, la unión abierta nos permite tener mayor superficie de unión para evitar las obturaciones.
 
 
Tenemos dos opciones de unión abierta:
 

UNION ABIERTA ESMERILADA (OPEN CPS): Consiste en una zona de vidrio esmerilado con un orificio recubierto de una funda plástica movible. La ventaja de esta unión es que el electrolito puede fluir más rápido hacia el exterior que en la unión cerámica, que es mejor para muestras difíciles además de permitir una limpieza fácil y rápida. Este tipo de unión esta indicada para muestras que necesiten un flujo mayor de electrolito (por ejemplo muestras con bajo contenido iónico) y que tienen un alto grado de contaminantes o sólidos en suspensión., ya que la limpieza es más sencilla y es más difícil de obturar.
 

UNIÓN ABIERTA (OPEN): esta referencia es completamente abierta y tiene un contacto total entre el electrolito (gel) yla muestra. La ventaja de esta unión está en que es completamente abierta y minimiza las posibilidades de obturación de launión, por eso son aconsejables en medidas de muestras como alimentos.
 

FIBRA (FIBER WICK): Este tipo de unión se utiliza normalmente en electrodos para equipos portátiles generalmente con cuerpo de plástico o metálico que contienen electrolito gel. La ventaja de este tipo de unión es que es renovable y de esta manera se regenera tras una obturación o contaminación del mismo. Simplemente tirando de la fibra y sacando al exterior una parte nueva de la fibra limpia.
 

TEFLÓN (PTFE):  El teflón poroso es un material hidrofóbico con diferentes porosidades. En una unión muy utilizada para aplicaciones industriales. Siempre va acompañada de membranas planas.
 
 

Tipos de vidrio de membrana 

 
La membrana de un electrodo de pH puede tener distintas formas y composición de vidriodependiendo de la aplicación para la que está diseñado.
 
HANNA dispone de 4 tipos de vidrios para la membrana indicadora del electrodo de pH. Las características de las membranas engloban maleabilidad, impedancia del vidrio, rango de pH, error alcalino, resistencia al ácido fluorhídrico y resistencia a la abrasión.
 
 
VIDRIO GP 
 
Es el vidrio de usos generales de HANNA, con buenas medidas en un amplio rango de pH y útil en un amplio rango de temperaturas.  Este vidrio presenta un color verde claro.
 
 
 
 
 
VIDRIO LT
 
Debido a la menor impedancia de este tipo de vidrio suele utilizarse en medidas en bajas temperaturas ya que los valores óptimos de temperatura se obtienen a bajas temperaturas. Sin embargo en temperaturas por debajo de -5ºC puede ocurrir una rotura mecánica de la membrana ya que el electrolito interno puede comenzar a congelarse y dilatarse. El rango de pH de estos equipos es más limitado. Este vidrio es de color verde intenso.
 
 
VIDRIO HT
 
Diseñado para la determinación de pH a altas temperaturas por la impedancia del mismo alargando la vida de los electrodos que deben de trabajar a altas temperaturas. Este vidrio tienen un menor error alcalino por lo que su rango de pH es más amplio y suele recomendarse para medidas en medio básicos. El vidrio es transparente.
 
 
VIDRIO HF
 
El ácido hidrofluorhídrico ataca el vidrio rápidamente, por ello HANNA dispone del vidrio HF para medida de pH en aplicaciones agresivas con contenido de iones fluoruros. Teniendo una vida útil mayor que el resto de electrodos en este tipode muestras. Sin embargo hay que tener en cuenta que el error alcalino en este tipo de vidrios es muy alto por lo que no se aconseja para medidas mayores de pH 10. El vidrio HF es transparente.
 


Forma de la membrana 

 
La membrana puede tener distintas formas dependiendo de la aplicación para la que va a ser utilizada. El criterio de selección se basa en la muestra a determinar y en la consistencia o viscosidad de la misma, volumen etc.
 
La membrana debe de quedar totalmente y uniformemente cubierta por la muestra a medir sin burbujas de aire alrededor de la misma para obtener una buena medida de pH.
 
En HANNA disponemos de 4 formas de membrana entre nuestros electrodos.
 
 
ESFÉRICA. Esta forma se recomienda para soluciones acuosas o líquidas y proporciona una gran superficie de contacto con la muestra. Habitualmente es una esfera de un diámetro de 9mm aunque también tenemos opción de esferas de hasta 3mm para medidas en micromuestras o volúmenes muy pequeños.
 
 
 
CÓNICA. Esta forma de membrana se recomienda en semisólidos, emulsiones y alimentos, ya que su forma de punzón permite cubrir correctamente toda la membrana en medidas en muestras viscosas sin que queden partes de la membrana con burbujas de aire.
 
 
 
PLANA. Esta forma se recomienda para la medida de pH en superficies, por ejemplo papel, piel, cuero….. Aunque también suele utilizarse en medidas en aplicaciones industriales en electrodos con unión de PTFE (TEFLÓN).
 
 
CÚPULA O REDONDA. Esta forma se encuentra en los electrodos con unión abierta esmerilada. En este caso se tiene también una amplia área
de contacto de membrana pero se minimizan las posibilidades de burbujas de aire en muestras viscosas y evitando que la posible contaminación quede en los recovecos de la membrana como en la esférica.
 
 
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