Sensor de ORP de laboratório

Os sensores de Potencial de Oxidação-Redução (ORP) ou de potencial Redox são usados para monitorar reações químicas, para quantificar a atividade de íons ou para determinar as propriedades de oxidação ou redução de uma solução. ORP é uma medição do potencial elétrico de uma reação redox, determinando a quantidade de oxidação ou redução que ocorre sob as condições existentes. A METTLER TOLEDO fornece sensores de ORP confiáveis para aplicações no laboratório e no campo.

Uma configuração de medição de ORP consiste em um eletrodo de ORP e outro de referência, exatamente como na medição de pH.

O princípio por trás da medição de ORP é o uso de um eletrodo de metal inerte (platina, às vezes ouro ou prata), que, devido à sua baixa resistência, cederá elétrons a um oxidante ou aceitará elétrons de um redutor. O eletrodo de ORP continuará a aceitar ou ceder elétrons até desenvolver um potencial, devido à carga acumulada, que é igual ao ORP da solução.

Os eletrodos de ORP medem o potencial redox de acordo com a equação de potencial de meia célula de Nernst:

E = Eo + (2,3RT / nF) x (log [aOx] / [aRed])
onde:

• E = potencial do eletrodo medido
• Eo = tensão específica para o sistema em análise.
• R = constante universal dos gases
• T = Temperatura Absoluta (K)
• n = número de elétrons envolvidos no equilíbrio entre as espécies oxidadas e reduzidas.
• F = Constante de Faraday (96.500 coulombs)
• [ ] = denota atividade de íons, entre colchetes

Para evitar a descamação do fio Ag de Ag, o tipo aprimorado de elemento de referência ARGENTHAL™ foi criado. O elemento de referência ARGENTHAL™ é composto de um pequeno cartucho preenchido com partículas de AgCl que fornecem os íons de prata para a reação química no elemento sensor. Esse cartucho contém AgCl suficiente para toda a vida útil do eletrodo.

Após o uso, enxágue bem o eletrodo com água destilada e feche o SafeLock™. Os eletrodos de ORP devem ser armazenados na tampa umectante preenchida com um eletrólito de referência (frequentemente, KCl a 3 mol/L) ou solução de armazenamento InLab. Armazene a meia célula seca. O eletrodo deve ser armazenado em posição vertical e em temperatura ambiente.

Consulte os manuais do usuário para obter as informações necessárias sobre o armazenamento dos sensores de ORP.
 

Vários fatores podem levar à obstrução dos diafragmas de um sensor de ORP. Em particular, junções feitas de cerâmica e outros materiais porosos estão propensas a entupimento. Os motivos mais frequentes são apresentados aqui junto com os procedimentos de limpeza corretos:

Obstrução por sulfato de prata (Ag₂S): se o eletrólito de referência contiver íons de prata e a amostra sendo medida contiver sulfetos, a junção ficará contaminada com uma precipitação de sulfeto de prata. Para remover essa contaminação da junção, deixe-a em uma solução de tioureia a 8% em HCl a 0,1 mol/L por um período de 5 a 60 minutos (a METTLER TOLEDO oferece o Limpador de Tioureia).

Obstrução por cloreto de prata (AgCl): os íons de prata do eletrólito de referência também podem reagir com amostras que contêm íons cloreto, resultando em um precipitado de AgCl. Essa precipitação pode ser removida por imersão do eletrodo em uma solução de amônia concentrada (NH₃ aquosa a 35%).

Obstrução por proteínas: junções contaminadas com proteínas muitas vezes podem ser limpas imergindo o eletrodo em uma solução de pepsina/HCl (5% de pepsina em HCl a 0,1 mol/L) por várias horas (a METTLER TOLEDO oferece o limpador de pepsina-HCl).

Outros tipos de obstruções: se a junção for obstruída com outras contaminações, tente limpar o sensor de ORP em um banho ultrassônico com água ou uma solução de HCl a 0,1 mol/L.

Eletrodos redox de laboratório com um anel de platina são os sensores de ORP "padrão". Temos sensores com diferentes geometrias e junções (por exemplo, InLab Redox Micro, InLab Redox Pro). Eletrodos redox serão usados somente se algo na amostra passar por uma reação química com platina – a ideia por trás do anel de metal nobre é não ser envolvido em nenhuma reação química. Um exemplo em que um eletrodo redox de platina não é recomendado é o ácido clorídrico concentrado, porque complexos de Pt-Cl podem ser produzidos.

Medir redox significa medir o potencial de redução da solução. O valor bruto (leitura de mV) é o resultado final.

Se o eletrodo redox for verificado através de uma medição em solução-tampão de 220 mV e se não estiver dentro de 220 ± 20 mV, o sensor precisará ser limpo (e não calibrado).

O valor esperado para o sensor de redox é 220 ± 20 mV. Se essa condição não for atendida, é recomendado limpar o anel ou pino metálico com um lenço umedecido e enxaguar com água destilada. Depois disso, uma nova medição do valor em mV no buffer de redox de 220 mV.

Outra maneira de limpar e remover depósitos do anel metálico é condicioná-lo com HCI a 0,1 mol/L. Além disso, em alguns casos, é recomendada a troca do eletrólito de referência.

Uma sonda de pH não pode ser usada para medições de redox. Os princípios de funcionamento por trás dos sensores (pH e Redox) são diferentes.

ORP é uma medição do potencial elétrico de uma reação redox e quanta oxidação ou redução ocorre nas condições existentes. A medição de ORP pode ser feita usando o modo milivolt de um medidor de pH. O elemento sensor aqui é o metal, normalmente a platina.

O valor de pH é a medição da atividade dos íons de hidrogênio (prótons) ou íons de hidroxila em uma solução aquosa. Aqui, o elemento sensor é a membrana de vidro sensível. A diferença quantitativa entre substâncias ácidas e alcalinas pode ser determinada através de medições de valores de pH.

Portanto, uma sonda de pH não pode ser usada para medições de redox. O exemplo abaixo explica bem isso.

Nosso padrão de redox de 220 mV tem um pH 7. Se você medir no modo de ORP (modo mV) com um sensor de anel de platina, obterá cerca de 220 mV. Mas se você medir com um eletrodo de pH, o medidor exibirá cerca de 0 mV. O motivo é que os dois sensores diferentes são sensíveis a espécies distintas na solução: o eletrodo de redox, a íons metálicos e o de pH, a prótons.

Talvez alguém queira corrigir a leitura para qualquer deslocamento, por exemplo, para saber o potencial em relação a um eletrodo de hidrogênio padrão em vez da referência Ag/AgCl. Por isso, são realizadas medições de mV relativos e é preciso inserir o deslocamento nos parâmetros de medição.

Uma das aplicações que mais utilizam ORP é a desinfecção de água. Os serviços municipais de fornecimento de água potável, por exemplo, usam oxidantes fortes, como o cloro, para matar bactérias e outros micróbios e impedir o crescimento deles nas linhas de abastecimento de água.

Além disso, a medição de ORP pode ser encontrada em aplicações diversas, como a desinfecção, vinificação, galvanoplastia e mineração. As reações redox são uma prática comum no tratamento de efluentes industriais, tanto para a redução quanto oxidação de componentes antes da descarga. O tratamento de efluentes com cianeto é um exemplo comum de reação de oxidação em aplicações de processamento de metais.

O cromato é um produto químico comumente usado na galvanoplastia de metais para alterar as propriedades químicas. É um composto tóxico que precisa ser removido das águas residuais para limitar sua liberação no meio ambiente. A redução do cromato de cromo hexavalente para cromo trivalente é controlada pelo pH, em condições ácidas, e monitorada com ORP.

Sim, para aplicações de laboratório que envolvem medições de ORP em recipientes longos, temos o InLab Redox-L. O eixo extralongo permite medições em recipientes profundos, barris ou reatores-piloto. Para amostras disponíveis em pequenos volumes, a melhor escolha é o InLab Redox Micro. O eixo de diâmetro reduzido permite medições de volumes de amostra muito pequenos.