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9.
Principios de operación
9.1
pH
El modelo 63 de YSI emplea un sensor de pH reemplazable en campo para la determinación de
la concentración de iones de Hidrógeno. El sensor es un electrodo de combinación que consiste
de un depósito de vidrio selectivo de protones que está lleno con un búfer de aproximadamente
pH 7 y un electrodo de referencia de Ag/AgCl que utiliza electrolito en gel. En el depósito del
búfer se sumerge un alambre de plata cubierto con AgCl. Los protones (H+ iones) en ambos
lados del vidrio (en el depósito del búfer y en el medio) interactúan selectivamente con el vidrio,
estableciendo un gradiente de potencial a través de la membrana de vidrio. Dado que la
concentración de iones de Hidrógeno en la solución de búfer interna no varia, esta diferencia de
potencial, determinada respecto al electrodo de referencia Ag/AgCl, es proporcional al pH del
medio.
La prueba del sensor de pH del YSI modelo 63 indica que deberá proporcionar buena respuesta y
lecturas exactas en la mayoría de los tipos de agua del medio ambiente, incluyendo agua dulce
de baja intensidad iónica. No se requiere un sensor especial (no ofrecido) para agua de baja
conductividad.
Calibración de pH y efecto de la temperatura
El software del YSI modelo 63 calcula el pH de la relación lineal establecida entre el pH y la
salida en mili volts definida por una variación de la ecuación de Nernst:
E = E
+ 2.3RT * pH
o
nF
Así, en forma simplificada y = mx + b, es (salida mv) = (pendiente)x(pH) + (intercepción). Para
cuantificar esta relación, el instrumento se debe calibrar apropiadamente usando búfer de valores
de pH conocidos. En este procedimiento, los valores de mili volts para dos soluciones de búfer
estándar se establecen experimentalmente y son usados por el software del YSI modelo 63 para
calcular la pendiente e intersección de la gráfica de mili volts vs pH. Una vez que se realiza este
procedimiento, la salida de mili volts de la sonda en cualquier medio puede ser realmente
convertido por el software del YSI modelo 63 en un valor de pH, tanto como la calibración y la
lectura se realicen en la misma temperatura. Esta última condición casi nunca se cumple en
mediciones en el medio ambiente real, así, se debe de colocar un mecanismo para compensar la
temperatura, es decir, para exactamente convertir la pendiente y la intersección de la gráfica de
pH vs los mili volts establecidos en T
interceptar en T
(temperatura de medición). Afortunadamente, la ecuación de Nernst
m
proporciona una base para esta conversión.
De acuerdo con la ecuación de Nernst, como se muestra antes, la pendiente de la gráfica de pH
vs mili volts es directamente proporcional a la temperatura absoluta en grados Kelvin. Así, si la
pendiente de la gráfica se determina experimentalmente que sea 59 mv/unidad de pH en 298° K
(25° C), entonces la pendiente de la gráfica en 313° K (40° C) debe ser (313/298) * 59 = 62
mv/por unidad de pH en 283° K (10° C), se calcula que la pendiente sea 56 mv/por unidad de pH
donde E = salida en mili volts
E
= una constante asociada con el electrodo de referencia
o
T = temperatura de medición en grados Kelvin
R, n, y F son constantes invariantes
(temperatura de calibración) en una pendiente e
c
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