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Fonte: Laboratório do Dr. Zhongqi He - Departamento de Agricultura dos Estados Unidos
Ácidos e bases são substâncias capazes de doar prótons (H+) e íons hidróxido (OH- ),respectivamente. São dois extremos que descrevem produtos químicos. Misturar ácidos e bases pode cancelar ou neutralizar seus efeitos extremos. Uma substância que não é ácida nem básica é neutra. Os valores de concentração de prótons ([H+]) para a maioria das soluções são inconvenientemente pequenos e difíceis de comparar para que uma quantidade mais prática, pH, tenha sido introduzida. pH foi originalmente definido como o logaritmo decimal da recíproca da concentração molar de prótons, 
mas foi atualizado para o logaritmo decimal do recíproco da atividade de íons de 
hidrogênio. A primeira definição é agora ocasionalmente expressa como p[H]. A diferença entre p[H] e pH é bastante pequena. Foi declarado que pH = p[H] + 0,04. É prática comum usar o termo 'pH' para ambos os tipos de medições.
A escala de pH normalmente varia de 0 a 14. Para uma solução de 1 M de ácido forte, pH=0 e para uma solução de 1 M de base forte, pH=14. Assim, os valores de pH medidos estarão principalmente na faixa de 0 a 14, embora valores fora dessa faixa sejam inteiramente possíveis. A água pura é neutra com pH=7. Um pH menor que 7 é ácido, e um pH maior que 7 é básico. Como a escala de pH é logarítmica, o pH é uma quantidade inafundada. Cada valor de pH inteiro abaixo de 7 é 10x mais ácido do que o próximo inteiro. Por exemplo, um pH de 4 é 10x mais ácido do que um pH de 5 e 100x (10 x 10) mais ácido do que um pH de 6. O mesmo vale para valores de pH acima de 7, cada um dos quais é 10x mais básico (ou alcalino) do que o próximo valor total mais baixo. Por exemplo, um pH de 10 é 10x mais básico que um pH de 9.
1. pH Calibração
2. medidas de pH
O medidor de pH é um dispositivo elétrico que determina a acidez ou a basicidade das soluções aquosas, um dos parâmetros mais comumente monitorados.
Para usar um medidor de pH, o eletrodo de pH é primeiro calibrado com soluções tampão padrão com valores de pH conhecidos que abrangem a faixa que está sendo medida. Para fazer uma medição de pH, o eletrodo é imerso na solução amostral até que uma leitura constante seja alcançada. O eletrodo é então enxaguado após cada amostra e armazenado em uma solução de armazenamento depois de todas as medidas terem sido concluídas.
Este vídeo demonstrará como calibrar um medidor de pH e obter medições de pH, bem como oferecerá algumas dicas sobre como manusear o frágil eletrodo.
Quando um ácido ou uma base é colocado na água, podem ocorrer reações de hidrólise. A quantidade de íons hidrônios ou íons hidróxidos gerados na reação determina a acidez ou a basicidade da solução. Esta importante propriedade é comumente avaliada pela concentração do íon hidrônio, que muitas vezes é encurtado como íon de hidrogênio ou próton. Para a maioria das soluções, a concentração de íons de hidrogênio, expressa em mols por litro, é muito pequena, por isso uma quantidade mais prática, pH, foi introduzida.
pH é definido como o logaritmo negativo da concentração molar do íon hidrogênio. A escala de pH varia de 0 a 14. A água pura é neutra com um pH de 7; pH menor que 7 é ácido, e pH maior que 7 é básico. Uma vez que a escala de pH é logarítmica, uma diminuição unitária no pH equivale a um aumento de dez vezes na acidez.
Então, como o medidor de pH mede pH? Um componente-chave de um medidor de pH é um eletrodo sensível a íons de hidrogênio. A solução dentro deste eletrodo contém uma concentração conhecida de íons de hidrogênio. Quando o eletrodo está imerso em uma solução de pH desconhecido, um potencial elétrico se desenvolve em função da concentração de íons de hidrogênio na solução de teste. Este eletrodo sensível a íons de hidrogênio, juntamente com um eletrodo de referência com o qual é frequentemente combinado em um corpo, é conectado ao medidor de pH, de modo que o potencial desenvolvido pode ser medido e convertido ao valor do pH.
Agora que você entende a teoria por trás de um medidor de pH, vamos olhar para o seu uso em um ambiente agrícola.
Antes das medições de pH, o medidor de pH é calibrado. A calibração deve ser realizada no início de cada dia ou antes de cada medição, se forem necessários dados extremamente precisos.
Escolha buffers que abrangem a faixa de valores de pH das amostras. Nesta demonstração, o medidor de pH é calibrado com três tampões com pH 4, 7 e 10. Certifique-se de que os buffers estão frescos, não são descomprtos e não expirados.
Para começar, ligue o medidor de pH pressionando o botão de alimentação.
Em seguida, conecte a sonda pH e a compensação automática de temperatura, ou sonda ATC, na unidade. No visor LCD, certifique-se de que o modo de medição seja "pH". Se não, pressione o botão "MODE" até que o "pH" apareça.
Em seguida, remova o eletrodo de pH do buffer de armazenamento. Tenha cuidado para não permitir que a lâmpada de eletrodo seque em nenhum momento durante o experimento. Enxágüe o eletrodo com água destilada, seguido do tampão padrão pH 7.
Em seguida, mergulhe o eletrodo de pH no buffer. Mexa o tampão com uma barra magnética para obter melhores resultados. Para evitar quebrar o eletrodo frágil, certifique-se de manter uma distância entre o eletrodo e a barra de agitação.
Pressione o botão "CAL(ibration) / MEAS(urement)" para selecionar a função de calibração. Defina o valor do pH do buffer para 7,00. Quando a leitura estiver estável, pressione "ENTER". A leitura primária pisca brevemente; em seguida, o display secundário mostra os buffers restantes. O eletrodo está pronto para ser calibrado com o próximo buffer padrão.
Enxágüe o eletrodo pH como antes, primeiro com água destilada, depois o tampão padrão pH 4. Em seguida, coloque o eletrodo no tampão. Quando a leitura estiver estável, pressione "ENTER". A leitura primária pisca brevemente, seguida por uma exibição da eficiência percentual, ou inclinação, antes que os buffers restantes sejam mostrados no visor secundário.
Por fim, repita as etapas de lavagem e calibração com o tampão padrão pH 10. A leitura constante deve ser pH 10,01. Uma vez que "Enter" é pressionado, a calibração de 3 pontos é feita, e o medidor retornará automaticamente ao modo de medição.
O dispositivo está pronto para ser usado para testar amostras de solo de um campo de batata.
Inicie as medições de pH enxaguando completamente o eletrodo pH com água destilada. Limpe suavemente o eletrodo em um tecido de limpeza de laboratório para remover o excesso de água. Tenha cuidado para não esfregar a lâmpada, pois ela pode causar um acúmulo de carga estática. A etapa de lavagem deve ser realizada entre cada amostra para evitar contaminação.
Em seguida, mergulhe o eletrodo de pH em uma amostra com agitação. A velocidade de agitação deve ser a mesma durante a calibração. Aguarde que a leitura fique estável, que deve levar menos de 60 s para a maioria das amostras, em seguida, registo o valor do pH. Se necessário, pressione o botão "HOLD" para congelar o visor de leitura. Pressione novamente para retomar a leitura ao vivo. O valor do pH pode ser armazenado na memória pressionando o botão "MI" (ou inserir memória). O valor do local de localização de memória armazenado, ou StO, será exibido brevemente.
Repita as etapas de lavagem e medição como mostrado anteriormente para todas as amostras restantes. Uma vez concluídas todas as medidas, enxágue completamente o eletrodo antes de colocá-lo na solução de armazenamento.
Neste experimento, foi medido o pH de múltiplas amostras de solo de campos agrícolas. o pH tem inúmeros efeitos no crescimento das culturas, incluindo disponibilidade de nutrientes, toxicidade e controle de doenças. Diferentes culturas têm faixas de pH de crescimento ideal. Controlando o pH, a doença pode ser minimizada ao aumentar o rendimento.
As amostras do solo foram coletadas de cinco campos de batata sob diferentes práticas de rotação de cultivo com ou sem irrigação de águas subterrâneas. A irrigação de águas subterrâneas aumentou consistentemente o pH do solo em todos os cinco campos. Esses dados são essenciais para fornecer recomendação de liming para os campos de batata.
Muitos campos da ciência exigem medições de pH ou monitoramento em suas pesquisas.
Por exemplo, para usar a biomassa de forma mais eficiente e entender melhor a arquitetura da parede celular vegetal, uma série de reações foi realizada para sintetizar a biomimia da madeira, para que a arquitetura da parede celular vegetal possa ser melhor compreendida.
Na primeira etapa, a fibra de polpa kraft foi usada para gerar celulose nanofibrilada. O pH da mistura de reação diminuiu à medida que os grupos de hidroxil na celulose foram oxidados.
O pH foi continuamente monitorado e ajustado pela adição de hidróxido de sódio. Uma vez que todos os grupos hidroxil acessíveis foram oxidados, o pH não mudaria mais e a reação estava completa.
Neste estudo ambiental, o escoamento de água foi analisado em uma instalação que simula paisagens urbanas. O escoamento tem o potencial de transportar nutrientes e sedimentos para riachos e lagos locais onde eles podem contribuir para a eutrofização.
Uma instalação com várias parcelas de campo foi construída, e água de escoamento foi coletada. O pH das amostras de escoamento, juntamente com outros componentes químicos, foi quantificado.
Na pesquisa de ciências da vida, o pH também é de grande interesse, pois é estritamente regulado em organismos vivos. Neste exemplo, foram desenvolvidos sensores de pH fluorescentes.
Para calibrar esses sensores in vitro,foi realizada uma titulação de pH em uma cuvette, onde o pH da solução do sensor foi medido com uma microeletromida, e os espectros de emissão em cada pH foram obtidos. Dessa forma, a intensidade da fluorescência poderia ser traçada contra o pH para gerar uma curva de calibração.
Esses sensores foram então usados para medir pH em células vivas.
Você acabou de assistir a introdução de JoVE para usar um medidor de pH. Agora você deve entender o que é pH, como o medidor funciona e como usar um para medir o pH.
Obrigado por assistir!
O medidor de pH é um dispositivo elétrico que determina a acidez ou basicidade de soluções aquosas, um dos parâmetros mais comumente monitorados.
Para usar um medidor de pH, o eletrodo de pH é primeiro calibrado com soluções tampão padrão com valores de pH conhecidos que abrangem a faixa que está sendo medida. Para fazer uma medição de pH, o eletrodo é imerso na solução de amostra até que uma leitura constante seja alcançada. O eletrodo é então enxaguado após cada amostra e armazenado em uma solução de armazenamento após a conclusão de todas as medições.
Este vídeo demonstrará como calibrar um medidor de pH e obter medições de pH, além de oferecer algumas dicas sobre como lidar com o eletrodo frágil.
Quando um ácido ou uma base é colocado na água, podem ocorrer reações de hidrólise. A quantidade de íons hidrônio ou íons hidróxido produzidos na reação determina a acidez ou basicidade da solução. Esta importante propriedade é comumente avaliada pela concentração do íon hidrônio, que muitas vezes é abreviado como íon hidrogênio ou próton. Para a maioria das soluções, a concentração de íons de hidrogênio, expressa em moles por litro, é muito pequena, portanto, uma quantidade mais prática, pH, foi introduzida.
pH é definido como o logaritmo negativo da concentração molar do íon hidrogênio. A escala de pH varia de 0 a 14. A água pura é neutra com um pH de 7; pH menor que 7 é ácido e pH maior que 7 é básico. Como a escala de pH é logarítmica, uma diminuição unitária no pH equivale a um aumento de dez vezes na acidez.
Então, como o medidor de pH mede o pH? Um componente-chave de um medidor de pH é um eletrodo sensível a íons de hidrogênio. A solução dentro deste eletrodo contém uma concentração conhecida de íons de hidrogênio. Quando o eletrodo é imerso em uma solução de pH desconhecido, um potencial elétrico se desenvolve em função da concentração de íons de hidrogênio na solução de teste. Este eletrodo sensível a íons de hidrogênio, juntamente com um eletrodo de referência com o qual é frequentemente combinado em um corpo, é conectado ao medidor de pH, para que o potencial desenvolvido possa ser medido e convertido no valor de pH.
Agora que você entende a teoria por trás de um medidor de pH, vamos dar uma olhada em seu uso em um ambiente agrícola.
Antes das medições de pH, o medidor de pH é calibrado. A calibração deve ser realizada no início de cada dia ou antes de cada medição, se forem necessários dados extremamente precisos.
Escolha tampões que abranjam a faixa de valores de pH das amostras. Nesta demonstração, o medidor de pH é calibrado com três tampões com pH 4, 7 e 10. Verifique se os buffers são novos, não utilizados e não expirados.
Para começar, ligue o medidor de pH pressionando o botão liga/desliga.
Em seguida, conecte a sonda de pH e a compensação automática de temperatura, ou sonda ATC, na unidade. No visor LCD, certifique-se de que o modo de medição seja "pH". Caso contrário, pressione o botão "MODE" até que "pH" apareça.
Em seguida, remova o eletrodo de pH do tampão de armazenamento. Tenha cuidado para não permitir que o bulbo do eletrodo seque em nenhum momento durante o experimento. Enxágue o eletrodo com água destilada, seguido pelo tampão padrão de pH 7.
Em seguida, mergulhe o eletrodo de pH no tampão. Mexa o tampão com uma barra magnética para obter melhores resultados. Para evitar quebrar o eletrodo frágil, certifique-se de manter uma distância entre o eletrodo e a barra de agitação.
Pressione o botão "CAL(ibration) / MEAS(urement)" para selecionar a função de calibração. Defina o valor do pH do tampão para 7,00. Quando a leitura estiver estável, pressione "ENTER". A leitura primária pisca brevemente; Em seguida, o display secundário mostra os buffers restantes. O eletrodo agora está pronto para ser calibrado com o próximo tampão padrão.
Enxágue o eletrodo de pH como antes, primeiro com água destilada e, em seguida, com o tampão padrão de pH 4. Em seguida, coloque o eletrodo no tampão. Quando a leitura estiver estável, pressione "ENTER". A leitura primária pisca brevemente, seguida por uma exibição da eficiência percentual, ou inclinação, antes que os buffers restantes sejam mostrados na tela secundária.
Por fim, repita as etapas de enxágue e calibração com o tampão padrão de pH 10. A leitura constante deve ser pH 10,01. Assim que "Enter" for pressionado, a calibração de 3 pontos é feita e o medidor retornará automaticamente ao modo de medição.
O dispositivo agora está pronto para ser usado para testar amostras de solo de um campo de batata.
Inicie as medições de pH enxaguando bem o eletrodo de pH com água destilada. Seque suavemente o eletrodo em um lenço de limpeza de laboratório para remover o excesso de água. Tenha cuidado para não esfregar a lâmpada, pois isso pode causar acúmulo de carga estática. A etapa de enxágue deve ser realizada entre cada amostra para evitar contaminação.
Em seguida, mergulhe o eletrodo de pH em uma amostra com agitação. A velocidade de agitação deve ser a mesma que durante a calibração. Aguarde até que a leitura fique estável, o que deve levar menos de 60 s para a maioria das amostras e, em seguida, registre o valor do pH. Se necessário, pressione o botão "HOLD" para congelar a exibição de leitura. Pressione novamente para retomar a leitura ao vivo. O valor do pH pode ser armazenado na memória pressionando o botão "MI"? (ou?inserção de memória)?botão. O valor do local da memória armazenada, ou StO, será exibido brevemente.
Repita as etapas de enxágue e medição conforme mostrado anteriormente para todas as amostras restantes. Depois que todas as medições estiverem concluídas, enxágue bem o eletrodo antes de colocá-lo na solução de armazenamento.
Neste experimento, o pH de várias amostras de solo de campos agrícolas foi medido. O pH tem inúmeros efeitos no crescimento das culturas, incluindo disponibilidade de nutrientes, toxicidade e controle de doenças. Diferentes culturas têm faixas de pH de crescimento ideal. Ao controlar o pH, a doença pode ser minimizada enquanto aumenta o rendimento.
As amostras de solo foram coletadas em cinco lavouras de batata sob diferentes práticas de rotação de culturas com ou sem irrigação das águas subterrâneas. A irrigação da água subterrânea aumentou consistentemente o pH do solo em todos os cinco campos. Esses dados são essenciais para a recomendação de calagem para os campos de batata.
Muitos campos da ciência exigem medições de pH ou monitoramento em suas pesquisas.
Por exemplo, para usar a biomassa de forma mais eficiente e entender melhor a arquitetura da parede celular das plantas, uma série de reações foi realizada para sintetizar biomiméticos da madeira, para que a arquitetura da parede celular das plantas possa ser melhor compreendida.
Na primeira etapa, a fibra de celulose kraft foi utilizada para gerar celulose nanofibrilada. O pH da mistura de reação diminuiu à medida que os grupos hidroxila na celulose foram oxidados.
O pH foi continuamente monitorado e ajustado pela adição de hidróxido de sódio. Uma vez que todos os grupos hidroxila acessíveis fossem oxidados, o pH não mudaria mais e a reação estava completa.
Neste estudo ambiental, o escoamento d'água foi analisado em uma instalação simulando paisagens urbanas. O escoamento tem o potencial de transportar nutrientes e sedimentos para córregos e lagos locais, onde podem contribuir para a eutrofização.
Uma instalação com vários lotes de campo foi construída e a água de escoamento foi coletada. O pH das amostras de escoamento, juntamente com outros constituintes químicos, foi quantificado.
Na pesquisa em ciências da vida, o pH também é de grande interesse - pois é estritamente regulado em organismos vivos. Neste exemplo, foram desenvolvidos sensores fluorescentes de pH.
Para calibrar esses sensores in vitro, foi realizada uma titulação de pH em uma cubeta, onde o pH da solução do sensor foi medido com um microeletrodo e os espectros de emissão em cada pH foram obtidos. Dessa forma, a intensidade da fluorescência pode ser plotada em relação ao pH para gerar uma curva de calibração.
Esses sensores foram então usados para medir o pH em células vivas.
Você acabou de assistir à introdução de JoVE ao uso de um medidor de pH. Agora você deve entender o que é pH, como o medidor funciona e como usá-lo para medir o pH.
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