Mensagem

Uma tira de teste é mergulhada brevemente, muda de cor e fornece um resultado em poucos segundos. Parece simples. No entanto, este método não é adequado para todas as tarefas. Quem apenas queira saber se uma solução de limpeza é ácida ou alcalina, necessita de uma precisão de medição diferente de um laboratório que tenha de documentar o pH de uma amostra ou controlar um processo.

Estão disponíveis, entre outros, tiras de teste de pH, papéis indicadores, indicadores ácido-base líquidos e medidores de pH eletrónicos. Cada método tem o seu próprio intervalo de medição, fontes de erro típicas e áreas de aplicação adequadas.

Este guia ajuda-o a escolher o método adequado e a determinar valores de pH de forma mais fiável.

O que indica o pH?

O pH descreve se uma solução aquosa reage de forma ácida, neutra ou alcalina.

Simplificadamente, vale:

• Um valor de pH abaixo de 7 indica uma solução ácida.
• Um valor de pH de cerca de 7 é considerado neutro à temperatura ambiente.
• Um valor de pH acima de 7 indica uma solução alcalina ou básica.

A conhecida escala de 0 a 14 é uma orientação prática para muitas soluções aquosas. No entanto, não deve ser entendida como um limite rígido. Em certas condições, podem também ocorrer valores fora deste intervalo.

O pH é uma escala logarítmica. Uma alteração de uma unidade de pH não corresponde, portanto, a uma pequena variação linear. Entre pH 3 e pH 4, por exemplo, existe uma diferença de dez vezes na atividade de iões de hidrogénio correspondente.

Na técnica de medição prática, o valor de pH é determinado através de procedimentos calibrados e soluções tampão de referência. A Physikalisch-Technische Bundesanstalt utiliza para esse fim tampões de referência primários de acordo com procedimentos de medição internacionalmente harmonizados.

Que métodos de medição de pH existem?

O método de medição adequado depende de quão preciso o resultado precisa ser e em que condições é feita a medição.

Entre os métodos mais comuns estão:

Tiras de teste de pH

Eles fornecem, através de uma mudança de cor, uma faixa de pH aproximada. A cor é comparada com uma escala de comparação impressa.

Papel indicador universal

Geralmente cobre uma ampla faixa de pH e é adequado para uma orientação rápida.

Papel indicador com faixa de medição estreita

Este papel abrange apenas uma faixa de pH limitada, mas dentro dessa faixa pode permitir uma gradação mais fina.

Indicadores líquidos

Certos corantes mudam de cor dentro de uma faixa de viragem característica. São utilizados, entre outros, em reações ácido-base e titulações.

Medidores de pH eletrónicos

Um medidor de pH mede o potencial elétrico de um elétrodo e converte-o num valor de pH. Na prática, são frequentemente usados elétrodos de vidro, que devem ser calibrados com soluções tampão de referência antes da medição.

Tiras de teste de pH e papel indicador

As tiras de teste de pH estão entre os métodos mais simples para determinar o valor aproximado do pH de uma solução.

A aplicação é rápida:

1. Molhar rapidamente a tira de teste com a amostra.
2. Agitar ou deixar escorrer o excesso de líquido.
3. Aguardar o tempo de reação prescrito.
4. Comparar a cor com a escala de referência.

O resultado é geralmente uma avaliação visual e não um valor de medição de alta precisão.

Vantagens das tiras de teste de pH

• rapidamente utilizável,
• nenhum aparelho de medição eletrónico necessário,
• fácil de transportar,
• pouca preparação,
• adequado para medições individuais e controlos orientativos,
• não é necessária calibração.

Desvantagens das tiras de teste de pH

• precisão de leitura limitada,
• perceção subjetiva de cor,
• avaliação difícil em amostras coloridas ou turvas,
• possível influência por oxidantes fortes ou outros componentes reativos,
• frequentemente apenas graduações grosseiras,
• dependente de armazenamento correto e prazo de validade.

Papel indicador universal

O papel indicador universal cobre uma ampla gama, por exemplo pH 1 a 14. É útil quando o valor de pH esperado ainda não é conhecido.

No entanto, a ampla gama de medição tem uma desvantagem: os diferentes graus de cor estão frequentemente relativamente distantes. Para uma primeira classificação, isso é suficiente. Para um controlo preciso do processo, geralmente não.

Papel indicador com faixa de medição estreita

Se o valor de pH aproximado já for conhecido, uma gama de medição estreita pode ser vantajosa.

Um papel para, por exemplo, pH 4,0 a 7,0 permite, dentro desta gama, uma leitura geralmente mais fina do que um papel universal de pH 1 a 14.

O procedimento pode, portanto, ser em duas etapas:

1. Primeiro, determinar a gama aproximada com papel indicador universal.
2. Em seguida, medir novamente com um papel indicador de gama mais estreita.

Indicadores de pH líquidos

Os indicadores líquidos são corantes químicos cuja cor se altera em função do valor de pH.

Exemplos conhecidos são:

• Fenolftaleína,
• Alaranjado de metilo,
• Vermelho de metilo,
• Azul de bromotimol,
• Verde de bromocresol,
• Tornesol,
• Azul de timol.

Cada indicador possui uma faixa de viragem específica. Por isso, não indica uniformemente toda a gama de pH.

Exemplo: Fenolftaleína

A fenolftaleína é incolor em ambiente ácido e fracamente neutro. Na zona alcalina, desenvolve uma coloração rosa a rosa forte.

Por isso, não é adequado para medir com precisão qualquer valor de pH. Indica, antes, se uma solução atingiu a faixa de viragem característica.

Exemplo: Alaranjado de metilo

O alaranjado de metilo muda de cor na região ácida. É utilizado, entre outros, em certas titulações ácido-base.

Para que servem os indicadores líquidos?

• demonstração de reações ácido-base,
• titulações,
• verificação se um ponto de viragem definido foi alcançado,
• classificação qualitativa de uma solução,
• Formação e ensino laboratorial.

Onde estão os limites?

Um único indicador normalmente não fornece um valor de pH exato. Ele apenas mostra se a amostra está dentro, abaixo ou acima da sua faixa de viragem.

A própria cor da amostra pode dificultar a avaliação. Em líquidos fortemente coloridos, turvos ou fluorescentes, a mudança de cor pode ser quase impercetível.

pH-metro e elétrodo de vidro

Um pH-metro eletrónico é o método preferido quando é necessário um valor numérico concreto.

O aparelho consiste geralmente em:

• um medidor,
• um elétrodo de pH,
• frequentemente um sensor de temperatura,
• Soluções de calibração ou tampão.

O elétrodo gera um potencial elétrico dependente da atividade de iões de hidrogénio da amostra. O medidor processa este sinal e apresenta o valor de pH calculado.

Vantagens de um pH-metro

• maior resolução do que as tiras de teste,
• valor de medição numérico,
• mais adequado para controlos repetidos,
• os resultados podem ser documentados e comparados,
• adequado para monitorização de processos e análise laboratorial,
• dependendo do aparelho, é possível a compensação automática de temperatura.

Desvantagens de um pH-metro

• calibração regular necessária,
• elétrodo necessita de cuidados e armazenamento adequado,
• custos de aquisição mais elevados,
• sensível a contaminação e secagem,
• nem todos os elétrodos são adequados para todas as amostras,
• Possíveis erros de medição devido a temperatura incorreta ou estabilização insuficiente.

Porque é que um pH-metro tem de ser calibrado?

As propriedades de um elétrodo mudam com o tempo. Depósitos, envelhecimento, armazenamento e temperatura podem influenciar o resultado da medição.

Por isso, o aparelho é calibrado com soluções tampão de pH conhecidos. A PTB salienta que os medidores de pH comerciais devem ser calibrados na prática com soluções tampão de referência.

Para muitas aplicações, utiliza-se pelo menos uma calibração de dois pontos. Escolhem-se dois tampões entre os quais se encontra o valor de medição esperado.

Exemplos:

• amostra ácida: tampão pH 4 e pH 7,
• amostra alcalina: tampão pH 7 e pH 10,
• amostra desconhecida: medir inicialmente de forma orientativa e depois selecionar pontos de calibração adequados.

Os valores de calibração concretos dependem do aparelho, do método e da precisão exigida.

Tiras de teste ou pH-metro: a comparação direta

Tiras de teste de pH

Resultado: faixa de pH aproximada
Precisão: baixa a média
Esforço: muito baixo
Calibração: não necessária
Custo: baixo
Adequado para: orientação rápida e controlos simples

Papel indicador com faixa de medição estreita

Resultado: faixa de pH mais estreita
Precisão: melhor do que o papel universal largo, mas ainda visual
Esforço: baixo
Calibração: não necessária
Custo: baixo
Adequado para: faixas de medição conhecidas e controlos comparativos rápidos

Indicador líquido

Resultado: mudança de cor dentro de uma faixa específica
Precisão: dependente do indicador e da amostra
Esforço: baixo a médio
Calibração: não necessária
Custos: baixos a médios
Adequado para: Titulações, controlo de reações e demonstrações

Medidor de pH

Resultado: valor medido numérico
Precisão: significativamente maior com calibração correta
Esforço: médio
Calibração: necessária regularmente
Custos: mais elevados
Adequado para: Laboratório, controlo de qualidade, documentação e monitorização de processos

Qual o método adequado para cada aplicação?

Teste rápido de uma solução de limpeza

Para a classificação rápida "ácido, neutro ou alcalino", geralmente basta um papel indicador universal.

Se se pretende verificar se a solução está dentro de uma faixa alvo mais estreita, é mais adequado um papel indicador graduado de acordo.

Controlo de água

Para um controlo orientativo, pode ser utilizado papel indicador.

Quem deseja documentar regularmente alterações, detetar pequenas diferenças ou monitorizar um processo deve utilizar um medidor de pH calibrado. Em medições profissionais em amostras de água, devem ainda ser considerados a amostragem, a temperatura, a calibração e o momento da medição.

Solo e substratos

Uma tira de teste não deve ser simplesmente pressionada diretamente sobre solo seco. Normalmente, prepara-se primeiro uma suspensão ou um extrato de acordo com um método definido.

O resultado depende, entre outros, de:

• da relação entre a amostra e o líquido,
• do líquido utilizado,
• do tempo de espera,
• da homogeneização,
• da temperatura.

Quem deseja comparar valores medidos deve utilizar o mesmo procedimento em cada medição.

Titulações

Para uma simples titulação ácido-base, um indicador de cor adequado pode ser suficiente. O essencial é que a sua zona de viragem corresponda à zona de equivalência esperada da reação.

Para amostras coloridas, procedimentos automatizados ou requisitos de maior precisão, uma determinação potenciométrica com elétrodo pode ser mais adequada.

Controlo de qualidade e produção

Assim que os valores de pH são documentados, comparados entre lotes ou utilizados como critério de aprovação, um medidor de pH é geralmente a melhor escolha.

Adicionalmente, devem ser definidos:

• Frequência de calibração,
• Soluções tampão permitidas,
• Temperatura de medição,
• Tempo de espera até ao valor medido estável,
• Procedimento de limpeza,
• Documentação,
• Limites de aceitação.

Escola, formação e demonstração

Para reações ácido-base visíveis, os indicadores líquidos são particularmente adequados. O papel indicador universal permite ainda uma classificação rápida de várias amostras.

Medir o pH corretamente: passo a passo

O procedimento exato depende do método escolhido.

Medição com tiras de teste de pH

1. Selecionar a gama de medição adequada

Utilize papel universal se a gama de pH for desconhecida.

Se o valor aproximado for conhecido, escolha um papel com uma gama de medição mais estreita.

2. Utilizar um recipiente de amostra limpo

Retire uma pequena quantidade da amostra para um recipiente limpo. Isto evita que todo o produto seja contaminado pela tira de teste.

3. Humedecer a tira corretamente

Conforme a indicação do fabricante, a tira é:

• mergulhado brevemente,
• humedecido com uma gota,
• ou contactado com uma vareta de vidro limpa.

As instruções de utilização do respetivo produto têm prioridade.

4. Respeitar o tempo de reação

Não leia o resultado imediatamente nem apenas vários minutos depois. O tempo de espera correto está indicado nas instruções do produto.

5. Comparar a cor com luz adequada

Utilize luz natural e clara, se possível. A iluminação colorida pode alterar a perceção.

6. Documentar o resultado como intervalo

Uma tira de teste frequentemente não fornece um valor único exatamente garantido. Por isso, documente, por exemplo, "pH cerca de 6–7" em vez de "pH 6,4", se a escala não permitir essa precisão.

Medição com um medidor de pH

1. Verificar o elétrodo

Verifique:

• O elétrodo está limpo?
• Foi armazenado corretamente?
• Está seco?
• Existem danos visíveis?
• Há eletrólito suficiente, caso o modelo seja reabastecível?

2. Preparar tampões adequados

Selecione tampões de calibração que cubram a gama de medição esperada.

Soluções tampão contaminadas podem falsear toda a calibração. Por isso, não deite os tampões usados de volta no frasco de armazenamento.

3. Calibrar o equipamento

Enxague o elétrodo entre os tampões com água adequada e seque-o cuidadosamente com uma toalhita. Esfregar com força pode influenciar electrostaticamente ou danificar o elétrodo.

4. Considerar a temperatura

Os tampões e a amostra devem ser medidos, sempre que possível, a temperaturas comparáveis. A temperatura influencia tanto o elétrodo como o valor real de pH da solução.

Uma publicação do PTB indica que a calibração e a medição do pH subsequente devem ser realizadas à mesma temperatura para reduzir desvios relacionados com a temperatura.

5. Mergulhar o elétrodo na amostra

A superfície de medição sensível deve estar suficientemente coberta. O elétrodo não deve bater no fundo do recipiente.

6. Mover a amostra cuidadosamente

Uma agitação ligeira pode ajudar a obter um valor de medição uniforme. Uma agitação demasiado forte pode incorporar ar ou alterar a composição de amostras sensíveis.

7. Aguardar um valor de medição estável

Não leia o primeiro valor apresentado. Aguarde até que a leitura se estabilize ou que o equipamento sinalize um ponto final estável.

8. Limpar e armazenar corretamente o elétrodo

Após a medição, o elétrodo é enxaguado de acordo com as instruções do fabricante e armazenado na solução de conservação prevista.

Um elétrodo de vidro clássico não deve normalmente ser armazenado permanentemente em água destilada ou desmineralizada, a menos que o fabricante indique o contrário.

Porque é que a temperatura e a calibração são importantes

A temperatura é frequentemente subestimada na medição do pH.

Pode causar dois efeitos diferentes:

1. O comportamento elétrico do elétrodo altera-se.
2. O valor real do pH da amostra pode alterar-se com a temperatura.

Uma compensação automática de temperatura compensa principalmente a reação do elétrodo dependente da temperatura. Não significa automaticamente que um valor medido a 10 °C possa ser diretamente equiparado a um valor medido a 30 °C.

Os tampões de referência possuem, por isso, valores nominais dependentes da temperatura. Para uma medição reprodutível, os tampões, a amostra e o equipamento devem estar suficientemente temperados. As medições de referência oficiais da PTB são realizadas em intervalos de temperatura definidos.

Erros típicos na medição do pH

Utilizar uma gama de teste demasiado ampla

Quem espera um valor em torno de pH 6 poderá obter apenas uma classificação grosseira com um papel de teste de pH 1 a 14.

Uma gama de medição mais restrita geralmente fornece uma escala de cores mais distinguível.

Medir visualmente amostras coloridas

Em sumos escuros, soluções coradas ou suspensões turvas, a cor natural pode ocultar o indicador.

Um pHmetro pode ser mais adequado aqui, desde que o elétrodo seja apropriado para a amostra.

Mergulhar a tira de teste diretamente no recipiente de armazenamento

Desta forma, podem entrar substâncias indicadoras ou contaminantes no produto.

É melhor retirar uma pequena amostra para um recipiente separado.

Utilizar um elétrodo sujo

Óleos, proteínas, sais ou depósitos sólidos podem prolongar o tempo de reação e desviar o resultado.

A limpeza deve ser adequada ao tipo de contaminação e ao elétrodo utilizado.

Não enxaguar o elétrodo entre amostras

Os resíduos da amostra anterior alteram a próxima medição. Isto é especialmente crítico em soluções fortemente ácidas, alcalinas ou tamponadas.

Calibrar com tampões inadequados ou antigos

Tampões abertos, contaminados ou armazenados incorretamente podem alterar o seu valor nominal.

Tenha em atenção o prazo de validade, a temperatura de armazenamento e as indicações do fabricante.

Selecionar incorretamente os pontos de calibração

Quem espera uma amostra alcalina, mas calibra exclusivamente na faixa ácida, está a trabalhar fora da gama razoavelmente coberta.

Os tampões devem abranger, tanto quanto possível, o valor de medição esperado.

Assumir o primeiro valor apresentado

Os elétrodos precisam de tempo para se adaptarem à amostra. Em baixas temperaturas, baixa condutividade ou elétrodo sujo, a estabilização pode demorar mais.

Apresentar resultados de medição com demasiadas casas decimais

Uma leitura de 7,00 não significa automaticamente que todo o processo de medição atinge uma precisão de ±0,01 pH.

Também fazem parte da qualidade real de medição:

• Calibração,
• Estado do elétrodo,
• Qualidade dos tampões,
• temperatura,
• Preparação da amostra,
• Repetibilidade.

Comparar diretamente diferentes métodos de medição

Um valor de tira de teste e um valor determinado instrumentalmente podem diferir entre si. Isso não significa automaticamente que um dos resultados esteja errado. Ambos os métodos têm resolução e fontes de erro diferentes.

Segurança no manuseamento de soluções ácidas e alcalinas

Um valor de pH neutro ou apenas ligeiramente desviado não significa automaticamente que uma amostra seja inofensiva. Inversamente, a perigosidade de um produto não pode ser deduzida apenas do valor de pH.

Outros fatores relevantes são:

• concentração,
• composição química,
• ação oxidante,
• toxicidade,
• temperatura,
• reatividade,
• quantidade utilizada,
• possível formação de vapor ou aerossol.

Antes da medição de produtos químicos, devem ser verificados o rótulo e a ficha de dados de segurança.

Consoante a amostra, podem ser necessários:

• óculos de proteção,
• luvas de proteção adequadas,
• bata de laboratório ou vestuário de proteção,
• proteção facial,
• ventilação técnica,
• recipientes de amostra adequados.

Soluções desconhecidas não devem ser provadas, inaladas diretamente ou neutralizadas sem verificação.

Ajuda à decisão para o método de medição adequado

Escolha papel indicador universal se:

• a faixa aproximada de pH é desconhecida,
• basta uma orientação rápida,
• não é necessária alta precisão,
• apenas é medido ocasionalmente.

Escolha papel indicador de faixa estreita se:

• o valor de pH esperado já é aproximadamente conhecido,
• pretende distinguir melhor dentro de uma determinada faixa,
• um controlo visual rápido é suficiente.

Escolha um indicador líquido se:

• se pretende observar um determinado ponto de viragem químico,
• é realizada uma titulação ácido-base,
• a mudança de cor faz parte de uma demonstração ou controlo de reação.

Escolha um pH-metro se:

• é necessário um valor de medição numérico,
• os resultados são documentados,
• pequenas alterações são relevantes,
• é medido regularmente,
• lotes ou processos são comparados entre si,
• a cor própria da amostra dificulta a avaliação visual.

Para muitas tarefas, uma combinação é sensata: primeiro, determina-se a faixa aproximada com papel de teste. Em seguida, realiza-se a medição mais precisa com um pH-metro devidamente calibrado.

O que importa não é qual método é tecnicamente mais complexo. O que importa é qual qualidade de medição a tarefa concreta exige.

No ChemMarkt.de encontra papéis indicadores, indicadores ácido-base, soluções tampão e reagentes químicos para laboratório, operação, formação e aplicações técnicas.

Descubra produtos para determinação de pH e escolha a solução adequada para o seu intervalo de medição.