Phgametro

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RESUMO
 O pH ou potencial de hidrogénio iônico, é um índice que indica a acidez, neutralidade ou alcalinidade de uma substância ou meio. A escala de pH compreende valores de 0 a 14, sendo que 7 é considerado um valor neutro. As substâncias são consideradas ácida quando o valor de pH está entre 0 e 7 e alcalinas (ou básicas) entre 7 e 14. 
 O Peagâmetro ou medidor de pH é um aparelho usado para medição de pH. Constituído basicamente por um eletrodo e um circuito potenciômetro. O aparelho é calibrado (ajustado) de acordo com os valores referenciado em cada solução de calibração. Para que o ajuste possa ser feito é então calibrado em dois ou mais pontos, utilizando-se normalmente tampões de pH 7,000 e 4,005 uma vez calibrado estará apto para uso. A leitura do aparelho é feita em função da leitura de tensão (usualmente em milivolts) que o eletrodo gera submerso na amostra. A tensão medida é convertida para uma escala de pH de 0 a 14.
 Seu uso é comum em qualquer setor da ciência que trabalha com solução aquosa, sendo usado na agricultura, tratamento e purificação da água, indústrias petroquímicas, na produção e desenvolvimento de medicamentos, fabricação de alimentos, entre outros. 
 Os indicadores também podem auxiliar na medição do pH, este são substancias que mudam de cor na presença de íons H+ e OH – e justamente por essa propriedade é usado para a medição do pH indicando se a solução é ácida ou básica. Uma outra forma de verificar o pH é através do papel tornassol vermelho ou azul este papelão entrar em contato com determinada solução muda de cor, o azul em contato com substancias ácidas fica vermelho e o vermelho em contato com a base fica azul.
	
Introdução
 Arnold O. Beckman foi o criado do primeiro peagâmetro, um medidor de potencial de hidrogênio, composto por eletrodo conectado e um potenciômetro que possibilita a conversão do valor potencial do eletrodo em unidades de pH. Seu funcionamento de depende da calibração correta e de cuidados como seus eletrodos para evitar possíveis erros de leitura. A leitura do aparelho é feita em função da leitura de tensão seu uso é comum em qualquer setor da ciência, que geralmente precisa do valor exato do nível do pH.
	
Teoria do PH
Segundo a Teoria da dissociação iônica de Arrhenius, uma substância é considerada ácida se, em meio aquoso, ela liberar como único cátion o H+ (ou H3O+). Quanto maior a quantidade desses íons no meio, maior será a acidez da solução.
O bioquímico dinamarquês Peter Lauritz Sorensen (1868-1939) propôs o uso de uma escala logarítmica para trabalhar com as concentrações do íon hidrônio [H3O+(aq)] nas soluções, que ele chamou de pH. Sua escala compreende valores de 0 a 14, sendo que 7 é considerado um valor neutro 0 a acidez máxima e 14 alcalinidade máxima.
 As substâncias são consideradas ácidas quando o valor do pH está entre 0 e 7 e alcalinas (ou básicas) entre 7e 14. Para saber o pH de uma substância é necessário um aparelho denominado peagâmetro encontrado geralmente em laboratórios ou através de indicadores mesmo não sendo tão precisos. Substâncias em geral, podem ser caracterizadas pelo seu pH, uma vez que o valor de pH é determinado pela concentração de íons de Hidrogênio (H+): quanto menor o pH de uma substância, maior a concentração de íons H+ e menor a concentração de íons OH-.
Invenção do Peagâmetro
 O primeiro peagâmetro bem-sucedido foi criado em 1934 por Arnold O. Beckman, o aparelho se chamava” acid o meter “por medir pH, o termo “peagâmetro” se impôs mais tarde. Em 1935 Uma segunda versão do instrumento foi lançada comercialmente. Uma vantagem desse aparelho era o tamanho menor frente às montagens então em vaga, ele não funcionava a eletricidade, mas a bateria, o que permitia que fosse transportado para o local onde era necessária a medição de pH. 
 Os primeiros medidores de pH eram classificados como: (a) da leitura direta; ou (b) medidores do tipo potenciométrico. Nos medidores de pH do tipo (a) a f.e.m. da pilha que continha o eletrodo de vidro era imposta sobre uma resistência elevada e a correte que fluía na resistência era ampliada e aplicada sobre uma resistência era ampliada e aplicada sobre um medidor de bobina móvel sensível. Sendo calibrada em milivolts, a f.e.m. da pilha registrada diretamente, mas como a quantidade a ser medida era o pH, a escala era calibrada em unidades de pH, sendo provido um seletor para permitir a escolha da escala de leitura.
 Em medidores tipo (b), era empregado um circuito potenciométrico em conjunção com um amplificador eletrônico e um miliamperímetro para detectar o ponto de equilíbrio. O potenciômetro foi equilibrado contra uma pilha-padrão contida no instrumento e, então, a f.e.m. da pilha contida no eletrodo de vidro foi aplicada ao potencial e atingiu-se um ponto de equilíbrio no modo usual por ajuste de controle “grosso” passo, e depois controle do “fino” (potenciômetro). Os controles calibrados em milivolts também em unidade de pH.
Figura 1Replica do primeiro Peagâmetro
Peagâmetro
 O Peagâmetro ou medidor de pH é um aparelho usado para determinar o nível do pH de determinada substância. O método mais avançado e preciso para determinação do pH é fundamentado na medição da força eletromotriz (f.e.m.) de uma célula eletroquímica que contém uma solução de pH desconhecido como eletrólito, e dois eletrodos. Os eletrodos são conectados aos terminais de um voltímetro eletrônico, a maioria das vezes denominado, simplesmente, medidor de pH. Quando convenientemente calibrado com uma solução-tampão de pH conhecido, pode-se ler diretamente na escala do aparelho o pH da solução de teste. 
 A f.e.m. de uma célula eletroquímica pode ser definida como o valor absoluto da diferença de potenciais de eletrodo entre os dois eletrodos. Os dois eletrodos utilizados na construção da célula eletroquímica têm funções diferentes na medição e devem ser escolhidos cuidadosamente. Um dos eletrodos, denominado eletrodo indicador, adquire um potencial que depende do pH da solução. Na prática, o eletrodo de vidro é utilizado como eletrodo indicador. O segundo eletrodo, por sua vez, deve ter um potencial constante independente do pH da solução, com o qual, portanto, o potencial do eletrodo indicador pode ser comparado em várias soluções; daí este segundo eletrodo ser denominado eletrodo de referência, na medição do pH, o eletrodo de calomelano (saturado) é utilizado como eletrodo indicador.
 Resumindo as informações quantitativas fornecidas pelo valor do pH expressam o grau de acidez de um ácido ou de uma base em termos de atividades dos íons de hidrogênio. O valor de pH da substância está diretamente relacionado a proporção das concentrações dos íons de Hidrogênio H+ e hidroxil OH-. Se a concentração de H+ for maior do que a de OH- o material é ácido sendo o valor de pH menor que 7. Se a concentração de OH- for maior que a de H+, o material é básico com valor igual ou maior que 7. Sendo a quantidade de H+ e OH- forem a mesma o material é neutro e seu pH é igual a 7.
Medição do PH
 A indicação aproximada do pH pode ser obtida através de indicadores ou fitas de pH, que mudam de cor em variação do nível do pH, no entanto estes indicadores possuem limitações em termo de exatidão. Medições mais exatas são obtidas somente com o medidor, o sistema de medição consiste em três partes: um eletrodo de referência e um medidor de alta impedância de entrada. O eletrodo do pH pode ser considerado como se fosse uma bateria com uma tensão que varia com forme o pH da solução medido.
 O eletrodo que vai medir é um bulbo de vidro sensível a íons e hidrogênio, com uma saída em milivoltis que varia conforme as alterações na concentração relativas de íons de hidrogênio dentro e fora do bulbo. O eletrodo de vidro possui um potencial de assimetria que torna impossível relacionar a medida do potencial do eletrodo diretamente com o pH da solução, tornando necessária a calibração do eletrodo. Um medidor de pH inclui, portanto,sempre controle, ajuste do tampão, de forma que montado o eletrodo é colocado em uma solução tampão de pH conhecido, seja possível ajustar a leitura da escala do instrumento para o correto.
 A equação de Nemst mostra que o potencial do eletrodo do vidro depende, num dado pH da temperatura da solução. O medidor de pH então inclui, então, um controle limitador de modo que, a escala do medidor passa a ser ajustada no correspondente valor de temperatura da solução. Se ele estiver na função de calibração manual, calibrado 0C, é ajustado de acordo com a temperatura determinada com o termômetro de mercúrio ordinário. Em alguns instrumentos o arranjo é feito de modo a ter uma compensação automática da temperatura, inserindo uma sonda na solução, cuja informação é alimentada no circuito do medidor de pH. Alguns instrumentos incluem o “controle de Pendente”. Permitindo que em casos que o medidor for calibrado em um determinado nível de pH e conjunto de eletrodo é introduzido em uma nova solução tampão de diferente pH, e a leitura do medidor não concorde com exatamente com o pH para a solução, faça-se um ajuste com o Controle Pendente, de forma que a leitura efeituada pelo medidor numa solução venha concordar com o valor conhecido de pH. A saída do eletrodo de referência não vai variar, o eletrodo de pH possui uma resistência interna muito alta. Basicamente, o medidor é um amplificador de alta independência que mede com exatidão tensões mínimas dos eletrodos e exibe os resultados diretamente em unidades de pH em um display analógico ou digital.
Calibragem
 O funcionamento correto do pHmetro depende da sua calibração, que deve ser feita de acordo com os valores de referencia que consta na solução de calibração (solução tampão). Uma solução tampão ácida ou básica é uma mistura usada para evitar que o pH ou pOH do meio sofra variações quando for adicionado ácidos fortes ou bases fortes. Considerando uma solução tampão ácida, constituída por uma mistura de ácido fraco com base conjugada (para formação de uma solução assim, mistura-se ácido fraco com sal do mesmo ânion desse ácido). Com a adição de um ácido forte aumenta-se a concentração de íon hidrônio, H3O+1 visto que o ácido fraco possui afinidade com o próton H+, desta eles reagem e formam mais ácido. 
 Com isso o pH do meio praticamente não sofre alteração. No entanto, se for adicionado cada vez mais ácido forte chegara um momento em que todo ácido ânion será consumido e o efeito tampão cessará. E com a adição de uma base forte aumenta-se a concentração íons OH-. Mas esses íons são neutralizados pelos íons H3O+1 liberados na ionização do ácido. Com essa reação a concentração de íons H3O+1 irá diminuir e haverá um deslocamento do equilíbrio no sentido de aumentar a ionização do ácido e, com isso a variação do pH da solução será muito pequena. A concentração de íons H3O+1 será praticamente constante. Nesse caso também existe uma capacidade limite do tampão, se adicionarmos cada vez mais base, o equilíbrio da ionização do ácido será mais e mais deslocado no sentido de sua ionização, até que todo ácido seja consumido.
 Com a adição de uma pequena quantidade de ácido forte, nesse caso, os íons H3O+1 vindos da adição do ácido forte serão neutralizados pelos íons OH-, vindos da dissociação da base fraca. Isso deslocará a dissociação para a direita. Assim, a variação do pH (se houver) será muito pequena, por que a concentração de íons OH
-permanece constante. O efeito tampão irá cessar quando toda base for dissociada, e com a adição de uma pequena quantidade de base forte haverá uma dissociação liberando íons OH, visto que hidróxido é uma base fraca. 
 Após a calibração o aparelho estará pronto para uso, a leitura dos valores de pH no aparelho é feita em função da passagem de tensão pelo eletrodo submerso na amostra, a tensão esta resultante da passagem de íons H provenientes das amostras. Essa tensão está na ordem de MV, por isso passa por m circuito amplificador, para ser trabalhado dentro do aparelho. A tensão então é convertida para a escala de pH0 a 14.
Manutenção e Cuidados com o Eletrodo de PH
 Todo eletrodo de pH está sujeito a sujeiras e contaminações, sendo assim tem que ser limpo a cada 3 meses, dependendo das condições de uso e do meio no qual está inserido. Para melhores resultados o indicado é manter o bulbo sempre úmido, em uma capa protetora cheia de solução de armazenagem de eletrodos para guarda o mesmo. Uma das outras opções é usar solução padrão pH 4 com 1/100 parte de KCL saturado. Após o uso enxaguar o eletrodo de pH e a junção de água de ionizada;
Tipos de Peagâmetro.
É possível encontrar pHmetro desenvolvido apenas para realizar análises em alimentos lácteos, ou então versões que analisam apenas carnes, outro que afere o pH apenas do vinho, e ainda há os medidores de pH do solo. Podem os encontra, quatro tipos de peagâmetro sendo eles:
Peagâmetro de bancada: utilizado em laboratórios e indústrias, para trabalhos que requerem controle ou monitoramento de pH, Mv e temperatura;Figura 2Peagâmetro de bancada
Peagâmetro de bolso: substitui o papel pH e possui compensação automática de temperatura Estes medidores são ideias para pouca exigência em termos durabilidade, para uso ocasional, para ter em casa para medir o pH da água da torneira, de um poço, de aquários domésticos,
Figura 3 Peagâmetro Portátil
Peagâmetro portátil: Mais utilizado em indústrias alimentícias, farmacêuticas e químicas sendo ideal para medição do material no local, evitando problemas e erros por contaminação;
Figura 3 Peagâmetro Portátil
Principais Erros de Medição
 Algumas situações podem influenciar no resultado das medições causando erros ou alterações:
Padrões de Calibração: Uma medida de pH não pode apresentar uma precisão maior que aquela dos padrões de referência disponíveis, apresentando erros da ordem de +0,01 unidades de pH;
Potencial de junção: Há um potencial de junção na membrana que separa o meio interno do externo do eletrodo. Se a composição iônica entre estes diferentes meios (interno e externo do eletrodo) apresenta-se muito distante da composição da solução tampão padrão utilizada na calibração do eletrodo, o potencial de junção é modificado, ocasionando variações nas medidas de pH em torno de 0,01 unidades;
Deslocamento do potencial de junção: A grande maioria dos eletrodos combinados possuem um eletrodo de referência de prata-cloreto de prata que contém, em seu interior, uma solução saturada de KCl. Tendo em vista a alta concentração de íons cloreto no interior do eletrodo, esta possibilita, em contato com o eletrodo de prata, a formação de AgCl43- e AgCl32-. Na membrana porosa de vidro do eletrodo, que separa as soluções interna e externa, a concentração de íons cloreto é menor (KCl está diluído), o que favorece a precipitação do AgCl. Se a solução do analito a ser medido conter um agente redutor, pode ocorrer ainda a precipitação de Ag(s) na própria membrana. Estes efeitos modificam o potencial de junção provocando um deslocamento lento do valor de pH no visor do instrumentoperíodo grande de tempo. Tais erros podem ser corrigidos pela calibração do eletrodo a cada 2 h.
Sódio (erro alcalino): Quando a concentração de íons H+ é baixa e a concentração de Na+ é alta, o eletrodo responde ao Na+ como se este fosse o H+ e o pH medido torna-se menor que o pH verdadeiro.
Ácido: Em ácidos fortes, o valor do pH medido torna-se maior que o pH verdadeiro, devido à saturação de íons H+ na superfície da membrana de vidro do eletrodo. Isto ocorre devido à saturação dos sítios ativos da membrana de vidro do eletrodo
Tempo para atingir o equilíbrio: As medidas de pH geralmente são obtidas após algum tempo de contato do eletrodo com a solução de interesse. Em uma solução bem tamponada, sob agitação adequada, este tempo de espera fica em torno de 30 segundos. Em uma solução mal tamponada (por exemplo, próxima ao ponto de equivalência de uma titulação) necessita de um tempo maior paraatingir o equilíbrio.
Hidratação do vidro: Um eletrodo hidratado apresenta uma resposta adequada às variações de pH, enquanto que um eletrodo seco, necessita ser hidrato por várias horas antes de ser realizada uma medida.
Temperatura: As medições de pH necessariamente devem ser realizadas na mesma temperatura em que ocorreu sua calibração.
Indicadores de PH
 Os indicadores ácido-base são substâncias naturais ou sintéticas que mudam de cor de acordo com o pH do meio. De forma que quando esses indicadores de pH são colocados em contato com uma solução ácida, eles adquirem determinada cor, mas quando são colocados em meio básico, apresentam outra coloração. Os indicadores são constituídos de um ácido fraco ou uma base fraca que entra em equilíbrio com a sua base ou ácido conjugado, respectivamente. O ácido fraco possui uma cor, enquanto sua base conjugada possui outra, ocorre o mesmo com a base fraca e seu ácido conjugado, ou seja, cada um possui uma cor.
 Quando o indicador ácido-base entra em contato com uma solução ácida ou básica, ocorre um deslocamento do equilíbrio. Se o indicador de pH for composto de um ácido fraco em equilíbrio com sua base conjugada e entrar em contato com uma solução ácida, aumentará a quantidade dos íons H3O+ no meio. Essa quantidade de íons é diminuída através de uma reação com a base conjugada, deslocando o sentido do equilíbrio para a esquerda para formar o ácido fraco, ficando com a cor A. Contudo se o indicador entrar em contato com um meio básico, os íons OH- da solução básica reagirão com os íons H3O+ do indicador, diminuindo a concentração deles no meio. Assim, a fim de produzir mais íons H3O+, o equilíbrio químico deslocar-se-á para a direita, no sentido de formação desses íons, mudando para a cor B.
Alguns Indicadores são:
Fenolftaleína: Ela adquire coloração avermelhada ou rosa bem intensa em meios básicos, porém fica incolor em meios ácidos;
Papel de tornassol: fica azul em meio básico e vermelho em meio ácido;
Indicador Universal: é constituído por uma tira de papel com uma mistura de alguns indicadores comuns secos que apresentam coloração diferente para cada valor de pH. Lembrando que o meio ácido apresenta valores de pH abaixo de 7, e o meio básico possui pH maior que 7.
 Assim, basta mergulhar a fita do indicador universal na solução desejada e comparar as cores adquiridas com a escala-padrão.
	
Conclusão
 O pH é o índice que indica acidez, neutralidade ou alcalinidade presente em fluidos corporais tais como o sangue e saliva, também em alimentos e bebidas como o leite, refrigerantes, água pura e etc. Para obtermos o valor exato do pH precisamos do peagâmetro.
 O peagâmetro foi criado em 1935, justamente para auxiliar em atividades da qual se necessita do valor do pH em exato, como laboratórios, indústrias Alimentícias, Farmacêuticas e Químicas. No decorrer dos anos o mercado criou vários modelos para facilitar cada trabalho tal como Peagâmetro de Bancada, Bolso, Portátil e Digital.
REFERENCIAS BIOGRAFICAS
https://www.zemoleza.com.br/trabalhoacademico/exatas/quimica/o-que-e-ph/;
Thomazini Daniel/ AlburquerquePedro. SensoresIndustriais: fundamentos e Aplicações. 4aedição.Érica ed.2008;
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/voce-sabe-que-significa-ph-.htm;
http://www.maxlabor.com.br/blog/medidor-de-ph-de-bancada-ou-phmetro-de-bancada;
https://www.growroom.net/board/topic/35897-phmetro-e-indicadores-de-ph/;