Hasta ahora, los métodos que hemos comentado para medir el hidrógeno disuelto sólo se han centrado en mediciones utilizando varios tipos de dispositivos eléctricos. Sin embargo, deberíamos investigar otro método simple y probado para medir el gas hidrógeno disuelto utilizando un reactivo de titulación redox.
¿Qué es la titulación?
Cuando los químicos se enfrentan a una solución que contiene una cantidad desconocida de un compuesto o gas disuelto, a menudo se realiza una valoración para determinar el nivel de la concentración desconocida.
La titulación se utiliza comúnmente para medir propiedades como el pH, el cloro o el oxígeno disuelto en el agua.
Una titulación implica agregar lentamente cantidades pequeñas y precisas (gotas) de una solución de concentración conocida (titulador) a una cantidad precisa de una muestra de prueba (aproximadamente 6 ml) que contiene una concentración desconocida del soluto hasta que aparezca una indicación (como un cambio de color). ) está presente que la titulación está completa.
Esto se denomina “punto final de titulación” y, según la cantidad de valorante agregado para alcanzar el punto final, se puede determinar la concentración desconocida del soluto en la solución.
Acerca del reactivo redox, que se usa comúnmente para detectar hidrógeno disuelto
Al seleccionar el reactivo redox como indicador para usar con un soluto en particular, se debe tener cuidado para garantizar que reaccionará con el soluto en cuestión.
Porque en nuestro caso, como queremos medir gas hidrógeno disuelto, se necesita un compuesto que sepamos que reaccionará en las condiciones esperadas de temperatura, pH, etc. y nos dará señales visibles tanto de la presencia de H2 como de la consecución de el punto final de la titulación proporcionará.
Una buena opción para medir el hidrógeno disuelto es el azul de metileno (MB), un polvo de color verde oscuro que, como el etanol, se vuelve azul intenso cuando se disuelve en un disolvente.
MB se utiliza en medicina como tinte biológico de tejidos y agente para el tratamiento de diversas enfermedades.
Como agente oxidante, se sabe que el MB disuelto en un disolvente portador (en presencia de un catalizador de platino) reacciona con el hidrógeno molecular.
El producto final de la reacción es la forma clara de MB, concretamente azul de leucoetileno (LeukoMB), como sigue:
Como muestra la ecuación 8, el azul de metileno (MB) es un líquido azul en su estado inicial y reacciona con H2 para formar azul de leucometileno (LeukoMB), la forma reducida de MB. Debido a que esta forma de MB es "clara" cuando se disuelve en agua, cumple con el requisito de que el valorante proporcione una "indicación visible" de la presencia de nuestro soluto H2.
Los dos diagramas estructurales de la Figura 15 muestran las formas oxidada y reducida de la molécula de MB:
Como puede ver, la única diferencia entre las dos moléculas es la suma de los dos átomos de hidrógeno (en rojo) en el diagrama inferior, que están unidos a la molécula de MB durante la reacción.
Estos átomos provienen de la molécula de hidrógeno, que inicialmente consta de dos átomos de hidrógeno (H2) unidos entre sí.
Durante la reacción, el H2 se divide (bajo la influencia del catalizador de platino) en dos átomos de hidrógeno (H), que luego se acoplan a la molécula de MB en dos puntos diferentes.
Por lo tanto, cuando se agrega el reactivo azul de metileno a la muestra que contiene gas H2 disuelto, las moléculas de H2 se "consumen" cuando reaccionan con MB. A medida que se agregan más gotas, eventualmente se agotará todo el H2 de la muestra. En este punto, cada gota de valorante agregada permanecerá de color azul, lo que indica que se ha alcanzado el punto final de la valoración. También vale la pena señalar que existe una correspondencia uno a uno en la reacción entre las moléculas de H2 y MB, y cada molécula de MB consume una molécula de H2 (dos átomos de hidrógeno).
Por lo tanto, conociendo los pesos moleculares de cada molécula, resulta fácil diseñar un reactivo que consuma una cantidad conocida de H2 disuelto por gota (1 gota normalmente corresponde a 0,1 mg/L de H2 disuelto).
Esto nos permite sumar el número total de gotas necesarias para que se consuma todo el H2 de la muestra de prueba (punto final de titulación) para determinar la concentración de H2 disuelto. Como ocurre con muchas otras reacciones redox, la reacción entre H2 y MB tiene una baja sensibilidad al pH en los extremos de la escala de pH (el rango de muestra de prueba recomendado es de 4 a 10 pH). Sin embargo, debido a que este método no se basa en la medición del potencial redox, como ocurre con un dispositivo basado en ORP, la respuesta sensible al pH del reactivo es marginal dentro del rango de pH probable de la mayoría, si no de toda, el agua potable con hidrógeno. Un valorante de azul de metileno popular, como H2 blue®, ofrece a los usuarios un método simple, confiable y rentable para determinar con precisión el gas hidrógeno disuelto.
Extracto del libro de Randy Sharpe: "La relación entre H2 disuelto, pH y potencial redox"
