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Double Junction pH Tester-The Next Generation of Long Life Pocket-Sized pH Meters

Em busca de medidores de pH de bolso de longa duração

Problemas típicos associados a medidores de pHs de bolso de baixo desempenho e baixo custo.

Stanley Goldman, um candidato a doutorado em uma das maiores universidades do meio-oeste, utiliza um medidores de pH de bolso popular (assim chamado pois os usuários tendem a guardá-lo em seus bolsos) para verificar o pH do seu tampão Tris antes de executar amostras de eletroforese de DNA. Ele é freqüentemente obrigado a adquirir eletrodos substitutos para este medidor pelo fato de obter leituras de pH obviamente incorretas ou de, às vezes, não obter nenhuma leitura.

Chris Schueler, diretor em uma estação de tratamento de águas residuais municipal, adquiriu outra marca de ph-medidor para seus técnicos para a realização de amostras casuais antes, durante e após o processamento. Sua equipe sempre reclama que, após uma semana de uso, a exibição de pH pelo medidor torna-se mais lenta e errática em comparação quando o medidor era novo.

As principais queixas dos usuários de medidores de pH de bolso são leituras de pH lentas que levam 15 a 30 segundos para registrar alterações, medições erráticas incapazes de serem estabilizadas, valores claramente incorretos ou nenhuma exibição de pH. O problema é comum a medidores de pHs, não importando o tipo, e pode ser transferido ao próprio eletrodo. Nos casos acima, o tipo de eletrodo designado para o uso com os medidores de pHs de bolso (conhecidos também como analisadores) agravam ainda mais o problema. Eletrodos de junção única simples mantêm o preço total dos medidors baixo, mas tendem a ter muito mais problemas e curta duração quando comparados a seus equivalentes de junção dupla. Vamos dar uma olhada para saber o motivo.

Por que os eletrodos de pH falham?

A simples razão pela qual Stanley Goldman e Chris Schueler têm tido problemas com suas medições de pH é a deterioração do eletrodo de referência. A deterioração é uma combinação de dois fatores:

  1. Os íons do eletrodo de referência (suspendidos em líquido, gel ou polímero) são esvaziados muito lentamente com o uso. O esvaziamento do eletrólito ocorre com todos os eletrodos de pH, sendo eles de trabalhos pesados, eletrodos de laboratório sofisticados, ou eletrodos de um analisador de pH de bolso. Se estes fossem os únicos fatores de deterioração de um eletrodo de pH de referência, a duração do eletrodo seria longa o suficiente para superar as expectativas de Stanley e Chris.

  2. Íons que contaminam a amostra podem rapidamente causar reações químicas com a solução do eletrólito de referência de prata/cloreto de prata geralmente utilizado em eletrodos de referência de pH. Isto causa reações lentas, erráticas, incorretas ou até mesmo nenhuma reação no eletrodo de pH, já que o fio do eletrodo é danificado, ou a junção de referência é obstruída. Isto resulta em uma rápida falha do eletrodo. Este tipo de deterioração prossegue mais rapidamente quando o eletrodo de referência de pH é um eletrodo de referência de pH de junção única e a solução medida possui altas concentrações de íons que contaminam e atacam componentes críticos dos eletrodos de referência. Algumas das aplicações industriais e de laboratório mais comuns que passam por uma falha rápida nos eletrodos de pH incluem a amostra casual de tampões tris, análise de soluções de nutrientes de plantas, soluções de medição com sulfuretos e/ou íons metálicos, determinação de pH em alimentos e vinhos, processamento químico e análise de águas residuais.

Como os eletrodos de junção dupla funcionam em aplicações ásperas?

figura 1: anatomia de um eletrodo

A junção de um eletrodo é o ponto de comunicação poroso entre a solução do eletrólito no eletrodo de referência e a própria amostra. Basicamente, esta solução deve ‘gotejar’ na amostra para que o eletrodo atinja resultados precisos. Neste eletrodo conhecido como eletrodo de junção única, a junção encontra-se em contato direto com a amostra, permitindo aos agentes contaminosos passarem diretamente à solução do eletrólito. Os agentes contaminosos são capazes então de atacar o fio do eletrodo de referência, e às vezes destróem rapidamente o próprio eletrodo.

Em um eletrodo de junção dupla, os íons que atacam o fio de sinal do eletrodo de referência de pH ou reagem com o eletrólito de referência de pH interno (Ag/AgCl), demoram muito mais para entrar em contato com o fio de sinal de referência de pH e com o fio de referência de pH interno. Estes agentes contaminosos devem migrar através da primeira (externa) junção de referência, fabricar uma concentração na célula com eletrólito de referência de KCl, e finalmente migrar através da segunda (interna) junção de referência antes de entrar em contato com o fio de sinal do eletrodo de referência de pH e o eletrólito de referência de pH. Esta longa migração de contaminação às células de referência internas prolonga o dano do eletrodo de referência de pH que destrói o eletrodo de pH. Isto faz com que o eletrodo de referência de ph de junção dupla e sistema inteiro de eletrodo de ph durem muito mais do que sistemas de eletrodo de pH de junção única.

Os analisadores já encontram-se disponíveis com eletrodos de junção dupla.

Por um longo período, a tecnologia não suportava a fabricação de medidors de bolso caros e seus eletrodos substituíveis (geralmente conhecidos como sensores). A ênfase era colocar o investimento no medidor e baixar os custos totais ao economizar no sensor. Assim, somente eletrodos de junção única eram disponíveis para usuários de analisadores. A falta de sensores de longa duração também contribuíram para reforçar a vendas de sensores de troca. E, como resultado, consumidores com poucos recursos como Stanley e Chris não tinham escolha senão encomendar regularmente sensores de troca ou novos analisadores. No entanto, conforme a popularidade dos analisadores foi crescendo, os avanços de fabricação baixaram o custo do medidor ao invés de desenvolver melhores sensores. Além disso, o mercado, representado por usuários como Stanley e Chris torna-se mais e mais vocal com relação a desvantagens de um sistema de eletrodo de referência de pH de junção única. Eles exigiam um medidores de pH com um sensor de pH de longa duração.

A Oakton Instruments® reagiu com a recente introdução de um eletrodo de pH de referência de dupla junção dentro dos sensores dos seus analisadores de pH de bolso. Stanley e Chris possuem agora uma opção que fornece a eles uma maneira conveniente e barata para medir pH com uma expectativa de duração maior do que a esperada. O pHTestr® 10, 20, e 30 da Oakton oferecem ótimos recursos por menos de 100 dólares. O sensor de substituição custa somente 55 dólares e pode ser substituído em menos de um minuto sem qualquer ferramenta. Devido ao fato de ser equipado com um eletrodo de referência de pH de junção dupla, Stanley pode estar seguro de que obterá sempre leituras confiáveis no seu tampão tris. E Chris pode controlar seu orçamento enquanto sua equipe obtêm leituras de pH nas instalações.

Como o mercado de analisadores continua a exigir desenvolvimento, fabricantes como a Oakton Instruments® adicionaram recursos como caixas à prova de água e à prova de pó para protegê-los contra condições ambientais úmidas e mal uso. Além disso, telas grandes e ergonômicas facilitam a leitura. Compensação automática de temperatura, um recurso reservado para medidors portáteis e muito mais caros também foi adicionda aos modelos mais recentes. Certos modelos são até mesmo capazes de medir e exibir a temperatura atual.

No entanto, sem a incorporação de um eletrodo de referência de pH de junção dupla, nenhuma destas modificações significaria muito, já que uma medição de pH rápida, segura e com custo-efetividade não seria disponível desde o início.


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