Las bases de la potenciometría

El pH es una medición de acidez de una solución y se define convencionalmente como el logaritmo negativo de la actividad del ión Hidrógeno: pH = -Log10 aH+, donde aH+ es la concentración del ión hidrógeno.

Fundamento de la potenciometría

Esta prueba se basa en la determinación de la actividad de iones hidrógeno, empleando un instrumento potenciométrico, con sensibilidad para reproducir pH de 0.05 o 0.005 unidades usando un electrodo indicador al ión hidrógeno como un electrodo de vidrio y un electrodo de referencia apropiado, detectando el aparato el potencial en milivolts (mV) y en unidades de pH

Para las pruebas de pH se utiliza ampliamente el electrodo de vidrio porque da una respuesta inmediata a los cambios de rápidos de la actividad  del ión hidrógeno aun en soluciones poco reguladas, mediante el desarrollo de un potencial eléctrico en la interface vidrio/ liquido. A temperatura constante, este  potencial varía linealmente con el pH de la solución que está siendo medida, además de que este electrodo no lo perturban los agentes de oxidación o de reducción.

El cambio de potencial por unidad de pH es conocida como la pendiente del electrodo (la pendiente de un electrodo al 100 % de eficiencia varia en el orden de 59.16 mV por unidad de pH a una temperatura de 25 ºC. De acuerdo con la respuesta Nernst teórica). Este valor se incrementa con la temperatura. Una pendiente teórica se conoce como la pendiente de Nernst, y es idéntica a la desarrollada por el electrodo de Hidrógeno. Los valores de la pendiente de los electrodos de pH se aproximan muy cercanamente a los valores teóricos.

El potenciómetro es un medidor de milivolts D.C. con una impedancia alta para medir el potencial eléctrico de los electrodos en una solución. Mediante un sistema electrónico de balanceo en cero, el incremento es capaz de expresar el potencial medido directamente en milivoltios o, por conversión, en unidades de pH, la red de circuitos del instrumento consiste primordialmente de un paso de entrada dual–FET electrométrica, un amplificador operacional con realimentación, vías de conversión milivoltios a pH, un indicador de lectura digital o analógica, y una fuente de abastecimiento de corriente regulada.

Los elementos fundamentales del circuito de un potenciómetro sencillo se presenta en la figura siguiente, se conecta una célula de trabajo (Et) (que puede ser una pila seca o de batería de potencial mayor que el que se desea medir), a una celda que se desea medir (Ex), se conecta la misma resistencia con una polaridad en oposición a la Et, mediante un contacto fijo(A) y un contacto corredizo (C). El Galvanómetro (G) en serie nos mide el paso de corriente y el voltímetro (V), en paralelo a la célula problema, de las lecturas aproximadas del voltaje. Para calibrar el instrumento se conecta el conmutador a la celda patrón (Ep) cuyo potencial se conoce con exactitud y se mueve el contacto (C) hasta coincidir con (B). Se cierra ahora el circuito en (K) y se observa una desviación en el galvanómetro. Se ajusta a continuación la resistencia (R) hasta que no se aprecie paso de corriente en el galvanómetro (punto cero). En estas condiciones la caída de potencial entre (A) y (B) es la misma que el voltaje de la celda patrón. Se retira  luego (ES) y se conecta la celda que se desea medir (problema), (Ex), moviéndose a continuación el contacto (C) hasta que el galvanómetro no registre paso de corriente. En este momento la caída de potencial entre (A) y (C) es igual al potencial de la celda problema y representa la fracción AC/AB conocida del voltaje de la celda patrón (Ep) utilizada para la calibración. Generalmente la resistencia (AB) esta enrollada en forma circular, y tiene acoplada una escala en voltios y milivoltios, de tal forma que cualquier porción de contacto (C) puede leerse directamente en la celda. Se calibra el instrumento colocando la celda de tal forma que indique  el voltaje exacto de la celda patrón (Ep) y ajustado (R) hasta corriente cero.  Cualquier voltaje desconocido (Ex), puede leerse  en la escala de voltios o milivoltios.

Para medir el pH puede graduarse directamente la escala, teniendo en cuenta que un cambio de la unidad de pH corresponde a un cambio de 0.059 V (a 25 ºC) en la F.E.M. de la celda. El instrumento se calibra utilizando una solución reguladora de pH conocido en la celda (Ex) y ajustando la resistencia (R) hasta corriente cero. La solución a medir se coloca en la celda, moviendo luego el contacto  (C) hasta que no pase corriente por el galvanómetro, el pH se lee directamente en la escala graduada. Cuando se utiliza un electrodo de vidrio para medir el pH se sustituye el galvanómetro por un amplificador de vacío.

Para su funcionamiento óptimo, el instrumento debe mantenerse continuamente con corriente y en método de reserva cuando no se utilice, siguiendo este procedimiento no abra que esperar  a que el instrumento caliente cada vez que se use. Por añadidura se evitan en el instrumento las fluctuaciones grandes de señal y, al mismo tiempo, se reserva la vida de la presentación analógica o digital.

Para asegurar el funcionamiento adecuado tanto del electrodo como de las partes eléctricas del potenciómetro es necesario realizar calibraciones.

Proveedores de servicios de calibración de equipos de potenciometría

A continuación le presentamos a Instrumentos Científicos y de Laboratorio (ICLAB), proveedor de servicios de calibración de equipos:

Instrumentos Científicos y de Laboratorio S. A. de C. V., (ICLAB), es una empresa con la misión de proporcionar servicios de calibración y calificación de la más alta calidad a equipos e instrumentos, cumpliendo con los requerimientos de normas y recomendaciones nacionales e internacionales.

El personal de ICLAB está ampliamente capacitado para dar un servicio y asesoría a la mayoría de los instrumentos existentes en el mercado.

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Los Pañales desechables para bebés

Uno de los registros más antiguos que se conoce con respecto al uso de materiales para la cobertura higiénica es la piel de foca rellena con musgos o pastos, utilizada en el Antiguo Egipto. A partir de allí, la lista de elementos aplicados a lo largo de la historia es extensa y variada.

Durante los años 40, se usaban para los bebes telas rectangulares confeccionadas con algodón. En esa misma década, en Suecia, comenzaron a producirse los primeros modelos de pañales descartables: primero, fabricados en tela de algodón, luego se aplicaron multicapas de papel tissue recubiertas por una lámina plástica, pero las frecuentes fugas que se generaban pusieron en evidencia la necesidad de realizar más cambios en el diseño.

A principios de la década del 50, a pesar de que se plasmaron algunas modificaciones en el diseño, no se habían observado cambios sustanciales en cuanto a la elaboración de estos productos. Los mismos, seguían siendo considerados artículos de lujo y su uso estaba restringido para “ocasiones especiales” (principalmente durante los viajes).

Los 60´s marcaron el inicio de la fabricación a escala industrial con importantes adelantos: se reemplazaron las capas de papel por un colchón de fibras celulósicas (primero consistieron en fibras de algodón y luego se emplearon elementos fibrosos de diferentes maderas) y se incorporaron telas no tejidas, de buena calidad, en la capa de contacto con la piel.

En la década siguiente, la demanda progresiva a nivel mundial generó un importante incremento en la producción y las maquinarias utilizadas eran cada vez más complejas (algunas de ellas elaboraban 250 pañales por minuto). En este período, se redujo significativamente el espesor del pañal, proporcionando mayor adaptabilidad a los movimientos y disminuyendo el riesgo de fugas.

Luego, en los años 80, con el propósito de mejorar el ajuste se incorporaron cintas laterales de múltiples despegues, se redujo considerablemente el peso total del pañal y se introdujo el SAP (Polímero Súper Absorbente) que marcó un antes y un después, en cuanto al rendimiento, ya que implicó una notable evolución en la capacidad y la velocidad de retención de líquidos, disminuyendo los efectos adversos de pérdidas y roces. Los progresos continuaron con la aplicación de telas especiales, que mejoraron la “respirabilidad” del pañal y con diseños de barreras anatómicas.
En la actualidad, además de estos materiales, se suman los antimicrobianos, el aloe vera y las cintas fosforescentes, entre otros, con el objetivo de aportar valor a un producto que integra un segmento de mercado altamente competitivo.

El desafío futuro, en el campo de los pañales descartables, está relacionado esencialmente con dos aspectos: la inserción de los mismos en los sectores sociales de menores recursos (su utilización es muy limitada y en muchos casos desconocida), y la reducción del impacto ambiental, debido a que estos materiales desechables escasamente biodegradables constituyen un importante porcentaje del flujo de residuos en las zonas urbanas.

Los Polímeros superabsorbentes

Desde su introducción en el campo de los productos higiénicos descartables han sido considerados materiales prácticamente insustituibles, ya que poseen una capacidad de retención de la orina mucho mayor que su propio peso, y en relación con las fibras celulósicas presentan un poder absorbente promedio de unas 70 veces superior.

Los Polímeros hidrófilos y fibras de celulosa

Se trata de una familia de polímeros hidrófilos, de los cuales el más sencillo es el poliacrilato de sodio. En él, los grupos carboxilatos de sodio cuelgan de la cadena principal, y, en contacto con el agua, el sodio se desprende dejando iones carboxilo libres que por ser negativos se repelen. De esta manera, la cadena se desenrolla generando espacios para la absorción de grandes cantidades de moléculas de agua. Este hecho, sumado a los enlaces transversales débiles presentes en el polímero, ofrece como resultado una estructura tridimensional gelificada.
Además de su utilización en productos como los pañales descartables y toallas femeninas, son aplicables en la limpieza de residuos médicos hospitalarios, en la protección contra filtraciones de agua en diversas áreas de la industria, como aditivos en calderas, en agricultura, entre otras aplicaciones.

Ficha técnica del pañal

Los pañales descartables se fabrican a partir de máquinas que incorporan y ensamblan con extremada precisión cada uno de sus componentes:
- Pad absorbente , compuesto de pasta fluff que surge de fibras de maderas de coníferas, tratadas por pulpado químico blanqueado y luego pasadas por un molino que desmenuza la pulpa en seco. Esta pasta se mezcla con polímeros superabsorbentes.
- Cubierta de papel tissue (ubicada entre el pad y la cobertura no tejida), es un papel delgado, de bajo gramaje, que cumple la función de captar la orina y transferirla a todos los sectores del núcleo absorbente, evitando que el líquido se concentre sólo en la zona donde ocurre la micción.
- Cubierta de material no tejido , semipermeable, esta en contacto con la piel, con el objetivo de propiciar la transferencia de los líquidos hacia el interior y evitar el pasaje en sentido inverso.
- Cubierta impermeable plástica , la parte exterior que está en contacto con la indumentaria del bebé, cuya función principal es impedir el pasaje de desechos al exterior.

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Fuente: http://www.inti.gov.ar/sabercomo/sc30/inti4.php

¿Cómo funciona un pañal?

Los pañales modernos pueden retener "kilos" de orina y seguir pareciendo perfectamente secos. Esto es debido al tipo de sustancias químicas, casi todas sintéticas, presentes en él y en la forma en que se disponen estas sustancias al fabricar el pañal.

La capa interna está hecha de polipropileno, un plástico de tacto suave que se mantiene seco. La parte central está hecha de un polvo “superabsorbente” (poliacrilato de sodio, un polímero hidrófilo) combinado con celulosa “peluda”, además de una capa de fibra que evita que el fluido se remanse en un punto y le obliga a distribuirse por toda la superficie. La capa externa es de polietileno microporoso, retiene el fluido y deja pasar el vapor. El conjunto se une con puños de polipropileno hidrófobo, con una banda elástica en torno a los muslos para impedir la salida del fluido. El pañal se sujeta al bebé mediante bandas adhesivas o "velcro".

Los poliacrilatos son polímeros superabsorbentes debido a su estructura. En el caso del poliacrilato de sodio, los grupos carboxilato de sodio (-COONa) cuelgan de la cadena principal. Al contacto con el agua se desprenden iones sodio (Na+) dejando libres grupos negativos (-COO-). Estos, al estar cargados negativamente, se repelen entre sí, por lo que el polímero se "desenrolla" y absorbe agua. El poliacrilato de sodio es un polímero de masa molecular muy elevada, por lo que no se disuelve sino que gelifica.

El poliacrilato de sodio puede absorber agua destilada hasta unas 800 veces su propia masa. Si además de agua destilada se encuentran presentes otras sustancias, como es el caso de la orina, la capacidad de absorción se reduce mucho.

No solo en la higiene personal de los bebes y adultos, tiene aplicación los polímeros superabsorbentes, también se utilizan para:

QuimiKao S. A. de C. V., produce principalmente aminas grasas y sus derivados, sales cuaternarias de amonio y especialidades químicas, entre las que destacan el poliacrilato de sodio.

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