Sensor de pH: Sonda de calidad del agua

¿Por qué medir el pH?

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad del agua. El agua con pH inferior a siete es ácida; el agua con pH superior a siete es alcalina (básica). El pH del agua viene determinado por las sales disueltas y activas para el pH. Por ejemplo, disolver hidróxido de sodio en agua pura aumentará el pH porque el ión hidróxido es una base activa para el pH, y disolver sulfuro de hidrógeno en agua pura disminuirá el pH porque el ión hidrógeno es un ácido activo para el pH. Sin embargo, disolver cloruro sódico en agua no cambiará el pH porque ni el sodio ni el cloruro son iones con pH activo.

El pH del agua determina la forma de las sales disueltas, activas para el pH. Supongamos, por ejemplo, que un fertilizante a base de amoníaco llega a un río a través de la escorrentía de las lluvias. Si el pH del río es inferior a nueve, la mayoría de las especies de amoníaco presentes estarán en forma de amoníaco, NH3. Si el pH del río es superior a nueve, la mayoría de las especies de amoníaco presentes estarán en forma de amonio, NH4+. Esto es importante porque el amoníaco es tóxico para la biota, mientras que el amonio puede ser un nutriente para la biota.

El pH también determina la solubilidad de los metales en el agua. Los metales como el hierro y el cromo son más solubles a pH bajo y, por tanto, están más disponibles para los peces y otras biotas. A pH alto, los metales son menos solubles, y es más probable que queden ligados a los sedimentos que disponibles para la biota.

Los cambios en las tendencias del pH a largo plazo pueden indicar la necesidad de un estudio químico más detallado del agua y de sus fuentes de contaminación.

¿Cómo se mide el pH?

El pH se mide con un sensor de pH y un electrodo de referencia. El sensor de pH es un pequeño bulbo de vidrio lleno de un electrolito de pH conocido. Si el pH del agua de la muestra es diferente al del electrolito, se crea una tensión a través del bulbo de cristal. Esa tensión cambia de forma predecible con el pH del agua de la muestra y se mide a través del electrodo de referencia. El electrodo de referencia contiene un electrolito separado del agua de muestra no por un bulbo de vidrio, sino por un material microporoso, a menudo teflón, que permite que el electrolito entre en contacto con el agua sin diluirse rápidamente en ella.

Hay dos tipos de electrodos de referencia en los instrumentos para la calidad del agua. El primero emplea un pequeño volumen de electrolito «gelificado» de alta viscosidad. Los electrodos de referencia de electrolito gelificado no requieren la sustitución periódica del electrolito. Sin embargo, deben sustituirse aproximadamente una vez al año o más a menudo porque el usuario no puede sustituir el electrolito.

El segundo tipo de electrodo de referencia emplea un gran volumen de electrolito de baja viscosidad (no gelificado). La «unión fluida» resultante suele establecer una medición más estable que los electrodos de referencia de electrolito gelificado, especialmente a medida que el electrolito gelificado envejece. El electrolito de unión fluida requiere electrolito nuevo cada dos meses aproximadamente. Sin embargo, rellenar el electrolito significa que no tienes que sustituir todo el electrodo de referencia (como ocurre con los modelos de electrolito gelificado).

El electrodo de referencia utilizado para medir el pH puede facilitar simultáneamente las mediciones con electrodos de redox y electrodos selectivos de iones (ISE).

Los sensores de pH se calibran normalmente con patrones disponibles en el mercado, llamados tampones de pH. Puedes elegir una calibración del pH de dos o tres puntos. Las calibraciones de dos puntos utilizan un tampón siete (neutro) y un segundo tampón cuyo valor se aproxima al de las aguas que pretendes controlar, normalmente un tampón cuatro (ácido), o un tampón diez (básico). Si vas a medir en aguas cuyo pH puede oscilar significativamente por encima y por debajo de siete, puedes aumentar ligeramente la precisión de la medición con una calibración de tres puntos utilizando tampones de siete, cuatro y diez.