Măsurarea Măsurarea

pH-ului apeipH-ului apei

DEFINIŢIEDEFINIŢIE

pH este prescurtarea de la "pH este prescurtarea de la "pondus pondus hydrogeniihydrogenii". No". Noţţiunea a fost introdusiunea a fost introdusăă de c de căătre tre omul de omul de şştiintiinţăţă danez S.P.L. Sorensen, danez S.P.L. Sorensen, îîn anul n anul 1909, pentru a exprima concentra1909, pentru a exprima concentraţţii mici de ioni ii mici de ioni de hidrogen de hidrogen şşi a fost definiti a fost definităă ca ca:: logaritmul zecimal cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de hidrogen.

pH-ul măsoară aciditatea sau alcalinitatea pH-ul măsoară aciditatea sau alcalinitatea unei ape.unei ape.

Prin disociere apa formează ionii de Prin disociere apa formează ionii de hidrogen Hhidrogen H++ şi hidroxil OH şi hidroxil OH--.. Deoarece ionii Deoarece ionii de hidrogen nu pot exista în stare liberă, de hidrogen nu pot exista în stare liberă, aceştia se hidratează imediat cu o moleculă aceştia se hidratează imediat cu o moleculă de apă formând gruparea hidroniu.de apă formând gruparea hidroniu.

H2O H+ + HO-

H+ + H2O H3O+

2H2O H3O+ + HO-

În apa pură [HÎn apa pură [H33OO++]=[HO]=[HO--]=10]=10-7-7 ion g/l, ceea ion g/l, ceea

ce corespund unui mediu neutru din punct de ce corespund unui mediu neutru din punct de vedere acido-bazic.vedere acido-bazic. Dacă Dacă [H3O+]>10-7 soluţia are caracter acid soluţia are caracter acid..

DDacăacă [HO[HO--]]>10>10-7-7 soluţia are caracter bazic soluţia are caracter bazic. . Conform definiţiei avem:Conform definiţiei avem:

]lg[ HpH

]lg[ 3 OHpH

În mod analog s-a definit :

]lg[ HOpOH

Deoarce în apa pură produsul ionic al apei este:

KwKw==[H[H33OO++]∙[HO]∙[HO--]=10]=10-14-14, ,

rezultă că:rezultă că:

pH+pOH=14pH+pOH=14

Întrucât ionul de hidrogen imprimăÎntrucât ionul de hidrogen imprimă apei apei proprietăţi acide şi ionul hidroxil, proprietăţi proprietăţi acide şi ionul hidroxil, proprietăţi bazice, atunci când concentraţia ionilor de bazice, atunci când concentraţia ionilor de HH++ va lua valori de la 0 la 10 va lua valori de la 0 la 10-14-14 (pH=0-14), (pH=0-14), reacţia apei se va modifica corespunzător reacţia apei se va modifica corespunzător de la o reacţie puternic acidă la o reacţie de la o reacţie puternic acidă la o reacţie

puternic alcalină.puternic alcalină.

[H[H++]] 11 1010-1-1 1010-2-2 1010-3-3 1010-4-4 1010-5-5 1010-6-6 1010-7-7 1010-8-8 1010-9-9 1010-10-10 1010-11-11 1010-12-12 1010-13-13 1010-14-14

pHpH 00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 1010 1111 1212 1313 1414

CC

aa

rr

aa

cc

tt

ee

r r

Foarte acidFoarte acid Acid Acid Slab acidSlab acidNeuNeu

tru tru Slab Slab

alcalin alcalin Alcalin Alcalin Foarte alcalin Foarte alcalin

Mediu acidMediu acid NorNormal mal Mediu bazic Mediu bazic

Caracterul apei în funcţie de pH

Factorii care duc la modificarea Factorii care duc la modificarea pH-ului apelor naturale sunt:pH-ului apelor naturale sunt:

Fluctuaţiile concentraţiilor totale ale COFluctuaţiile concentraţiilor totale ale CO22, ,

bicarbonaţibicarbonaţilor lor şi carbonaţilor.şi carbonaţilor. Duritatea apelorDuritatea apelor Prezenţa apelor reziduale (acide sau alcaline)Prezenţa apelor reziduale (acide sau alcaline)

Cine determină modificarea pH-ului ?

Metode de măsurare ale pH-uluiMetode de măsurare ale pH-ului

I.I. Metode colorimetriceMetode colorimetrice

II.II. Metode electrometrice (potenţiometrice)Metode electrometrice (potenţiometrice)

I. I. Metodele colorimetrice de măsurare Metodele colorimetrice de măsurare a pH-ului sunt:a pH-ului sunt:

1.Cu ajutorul comparatorului

Hellige

2.Cu ajutorul scării de

comparare

3. Cu ajutorul indicatorilor de

pH

Principiul metodelor colorimetrice constă în compararea culorii probei de analizat, în care s-a adăugat un indicator, cu o scară etalon.

Principiu metodelor colorimetricePrincipiu metodelor colorimetrice

Dezavantajele metodeDezavantajele metodelorlor colorimetrice colorimetrice

Nu se poNu se pott folosi pentru ape tulburi folosi pentru ape tulburi sau coloratesau colorate

Apele cu salinitate crescută pot Apele cu salinitate crescută pot modifica tenta indicatoruluimodifica tenta indicatorului

Clorul rezidual poate distruge Clorul rezidual poate distruge parţial indicatorul sau poate parţial indicatorul sau poate intensifica tenta lui.intensifica tenta lui.

Materiale:- comparatorul Hellige- comparatorul Hellige- discuri colorate- discuri colorate- indicator pentru - indicator pentru diferite valori de pHdiferite valori de pH

1.1.Determinarea colorimetrică a pH-ului Determinarea colorimetrică a pH-ului

folosind comparatorul Helligefolosind comparatorul Hellige

Modul de lucru: Într-una din cuvele aparatului se introduc 10ml de apă de analizat şi 0,5ml indicator potrivit pH-ului apei de analizat. Se agită şi se introduce cuva în orificiul din dreapta aparatului. În cealaltă cuvă se introduc 10 ml apă de analizat fără indicator şi se amplasează în orificiul din stânga al aparatului. Se roteşte discul respectiv până se obţine o uniformitate de culoare a câmpului vizual. Se citeşte pH-ul direct pe discurile colorate.

2. Determinarea colorimetrică a pH-ului folosind scara de comparare

Reactivi necesari

roşu de metil albastru de bromtimol amestecul de indicatori clorură de cobalt clorură ferică clorură de cupru sulfat de cupru

Culorile de viraj ale diferiţilor indicatoriCulorile de viraj ale diferiţilor indicatori

II.Măsurarea pH-ului electrometric

Metodele potenţiometrice se bazează pe măsurarea diferenţei de potenţial între doi electrozi imersaţi în soluţia de analizat.

În potenţiometria directă se măsoară direct potenţialul de electrod ce apare între un electrod indicator şi un electrod de referinţă.

Pentru această măsurătoare sunt necesare: un electrod indicator un electrod de referinţă un dispozitiv de măsurare a potenţialului (potenţiometru).

Principiul metodei:

Metoda se bazează pe măsurarea diferenţei de potenţial existentă între un electrod indicator (de sticlă) şi un electrod de referinţă (calomel – clorură de potasiu, soluţie saturată) introduşi în proba de apă de analizat, ce variază liniar cu pH-ul probei.

Această metodă este mai precisă şi se poate aplica şi pentru apele tulburi sau colorate.

Măsurarea pH-ului se poate face în laborator şi pe teren

Reactivi şi material necesar:

Materiale necesare - potenţiometru pentru pH- potenţiometru pentru pH- electrod indicator (de sticlă)- electrod indicator (de sticlă)- electrod de referinţă de calomel- electrod de referinţă de calomel- apă bidistilată fiartă şi răcită.- apă bidistilată fiartă şi răcită.-- pahare Berzeliuspahare Berzelius-- hârtie de filtruhârtie de filtru Reactivi-- ftalat acid de potasiu (pH=4)- fosfat monopotasic (pH=6.88)- borat de sodiu (pH=9,22)

Tipuri de electroziTipuri de electrozi

pH-metru portabilpH-metru portabil

Electrozi indicatori

Electrodul metal/oxid de metalEx Sb/Sb2O3

Electrodul de chinhidronă

Electrodul de sticlă

Electrozi de referinţă

Electrodul de hidrogen

Electrodul de calomel

Electrodul Ag/AgCl

Electrodul de calomel (de referinţă)

1.1. Tub de sticlăTub de sticlă2.2. Dop din vată de sticlă sau din fibre Dop din vată de sticlă sau din fibre

de azbestde azbest3.3. Soluţie saturată de KClSoluţie saturată de KCl4.4. Cristale de KClCristale de KCl5.5. Tub interior de sticlăTub interior de sticlă6.6. Tub de umplere al tubului interiorTub de umplere al tubului interior7.7. Pastă alcătuită din amestec de Hg Pastă alcătuită din amestec de Hg

şi Hgşi Hg22ClCl228.8. Dopuri din material izolantDopuri din material izolant9.9. HgHg10.10. Capac din material plasticCapac din material plastic11.11. Fir de PtFir de Pt12.12. Tub lateral pentru umplerea Tub lateral pentru umplerea

tubului exterior.tubului exterior.

Electrodul de calomelElectrodul de calomel

Reprezentarea schematică a alcătuirii unui electrod de sticlă comercial.

1.1. tub de sticlătub de sticlă2.2. membrană de sticlămembrană de sticlă3.3. fir de argintfir de argint4.4. AgCl depus pe firul de argintAgCl depus pe firul de argint5.5. soluţie de HCl 0,1Msoluţie de HCl 0,1M6.6. înveliş al firului de argint înveliş al firului de argint

confecţionat dintr-un material inertconfecţionat dintr-un material inert7.7. capac din material plasticcapac din material plastic8.8. sistemul de conectare al sistemul de conectare al

electrodului la borna pH-metruluielectrodului la borna pH-metrului

Electrod de sticlăElectrod de sticlă

Interpretarea rezultatelorInterpretarea rezultatelor::

TipulTipul de apă de apă Valoarea pH-uluiValoarea pH-ului

Apă distilatăApă distilată 5,65,6

Apă râuApă râu 6,8-7,856,8-7,85

Apă lacApă lac 6,956,95

Apă subteranăApă subterană 7,77,7

Apă potabilăApă potabilă 7,77,7

Apă mineralăApă minerală 5,85,8

Concluzii Concluzii

• Apele dure au pH-ul mai ridicat decât apele moi.• pH-ul apelor naturale variază puţin faţă de

valoarea neutră datorită CO2 şi are valoarea între 6,5-8,5;

• În apele naturale valoarea pH-ului determină în mare măsură procesele biologice şi chimice;