Resumen de Técnicas Fundamentales de Laboratorio

## Introducción La medición del pH mediante pH-metro es una técnica electroquímica esencial en numerosos procesos técnicos y clínicos. Este material explica de forma clara y práctica los principios físicos detrás del pH, los componentes y el funcionamiento de los pH-metros, la calibración y el mantenimiento de electrodos, y las consideraciones prácticas al medir pH en distintas muestras. Está diseñado para estudio autónomo: conceptos fragmentados, ejemplos y tablas para facilitar la memorización. ## 1. Fundamentos del pH y de la medida electroquímica ### ¿Qué es el pH? > Definición: El pH es la medida de la actividad de los iones hidrógeno en disolución: $\mathrm{pH} = -\log[\mathrm{H^+}]$. - La escala de pH es logarítmica: una variación de 1 unidad representa un cambio de diez veces en la concentración de iones hidrógeno. - En la práctica usamos actividad en lugar de concentración, pero muchas aplicaciones emplean la concentración como aproximación. > Definición: La ecuación de Nernst relaciona el potencial eléctrico con la relación de especies redox: $$E = E^0 + \dfrac{RT}{nF}\ln\left(\dfrac{[\mathrm{Ox}]}{[\mathrm{Red}] }\right)$$ ### Electrodos implicados en la medida de pH - **Electrodo de vidrio**: desarrolla un potencial dependiente de la actividad de $\mathrm{H^+}$ en contacto con la membrana. - **Electrodo de referencia**: por ejemplo, plata/cloruro de plata, mantiene un potencial conocido y constante. - **Electrodos combinados**: integran electrodo de vidrio y referencia en una sola unidad, facilitando su uso. Fun fact: El potencial de un electrodo de vidrio varía aproximadamente 0,2 mV por grado centígrado, por eso la compensación térmica es clave para lecturas precisas. ## 2. Componentes y funcionamiento del pH-metro ### Piezas principales - **Amplificador de alta impedancia**: mide la señal débil del electrodo sin cargarla; suele usar tecnología FET. - **Sistema ATC (compensación térmica automática)**: corrige la pendiente según la temperatura real de la muestra. - **Pantalla y controles**: muestran pH, temperatura, estado de calibración y estabilidad. - **Memoria y registro**: almacenan calibraciones y lecturas para trazabilidad. > Definición: La pendiente ideal de un electrodo a $25\ ^\circ\mathrm{C}$ es $59{,}16\ \mathrm{mV}$ por unidad de pH, y cambia ~0{,}2\ \mathrm{mV}/\ ^\circ\mathrm{C}$. ### Problemas eléctricos y de señal - Ruido eléctrico provoca fluctuaciones rápidas. - Deriva lenta puede indicar envejecimiento del amplificador o contaminación del electrodo. - Interferencias electromagnéticas pueden alterar lecturas; mantener alejados equipos ruidosos. | Componente | Función | Signo de fallo común | |---|---:|---| | Amplificador (FET) | Medir sin cargar la señal | Deriva continua, lecturas erráticas | | ATC (sensor temp.) | Compensar efectos térmicos | Lecturas incorrectas con temperatura variable | | Electrodo combinado | Medida y referencia en uno | Tiempo de respuesta lento o imposibilidad de calibrar | ## 3. Calibración y mantenimiento ### Tipos de calibración 1. **Calibración de un punto** - Uso: verificaciones rápidas en equipos ya calibrados. - Tampón: $\mathrm{pH}\;7{,}00$ para ajustar el offset. - Limitación: no corrige la pendiente. 2. **Calibración de dos puntos (estándar)** - Secuencia: primero $\mathrm{pH}\;7{,}00$, luego $\mathrm{pH}\;4{,}01$ o $\mathrm{pH}\;10{,}01$ según rango de muestra. - Ajusta offset y pendiente. 3. **Calibración de tres puntos** - Uso: máxima precisión o rango amplio. - Tampones: $\mathrm{pH}\;4{,}01$, $\mathrm{pH}\;7{,}00$, $\mathrm{pH}\;10{,}01$. > Definición: La pendiente medida frente a la teórica se expresa en porcentaje; valores inferiores al 95% indican posible sustitución del electrodo. ### Mantenimiento preventivo del electrodo - Limpieza diaria con agua destilada. - Mantener la membrana hidratada: nunca almacenar en seco. - Solución de almacenamiento recomendada: KCl 3 M con pH cercano a 7. - Rechazar el electrodo si: pendi