ELECTRODO DE VIDRIO

 

Los primeros estudios con electrodos de vidrio encontraron que diferentes tipos de vidrios presentaban diferentes sensibilidades a los cambios en la acidez del medio (pH), debido al efecto de los iones de metales alcalinos.

• 1906 - M. Cremer determina que el potencial eléctrico que aparece entre diferentes partes de un fluido ubicado en lados opuestos de una membrana de vidrio es proporcional a la concentración de ácido (concentración de iones hidrógeno).¹​
• 1909 - S. P. L. Sørensen introduce el concepto de pH.
• 1909 - F. Haber y Z. Klemensiewicz publican en enero de 1909 los resultados de su investigación sobre electrodos de vidrio en la primera publicación de The Society of Chemistry de Karlsruhe (The Journal of Physical Chemistry by W. Ostwald and J. H. van 't Hoff) - 1909).²​
• 1922 - W. S. Hughes demuestra que los vidrios de álcali-silicato son similares a un electrodo de hidrógeno reversible con respecto al H+
  .³​

Electrodo de vidrio || Solución de Referencia || Solución de Prueba || Electrodo de Vidrio:Ag_(s) | AgCl_(s) | KCl_(aq) || Solución 1×10⁻⁷M de H+
 || membrana de vidrio || Solución de Prueba || unión cerámica || KCl_(aq)| AgCl_(s) | Ag_(s)

En esta representación esquemática de la celda galvánica, se puede notar la rigurosa simetría entre los miembros del lado izquierdo y del lado derecho a partir de la columna central ocupada por la "Solución de Prueba" (la solución a la cual se le va a medir el pH). En otras palabras, la membrana de vidrio y la unión cerámica ocupan ambas la misma posición relativa en cada electrodo respectivo (electrodo de referencia y electrodo de medición). El doble símbolo "pipe" (||) encierra una barrera difusiva que evita (membrana de vidrio) o ralentiza (unión cerámica), la mezcla de dos soluciones diferentes. Al utilizar los mismos electrodos del lado derecho e izquierdo, cualquier potencial generado, depende sólo de una desigual concentración de iones a ambos lados de la membrana de vidrio.

La parte del electrodo responsable de la medición, la burbuja de vidrio situada en la parte inferior; se encuentra cubierta tanto por el interior como por el exterior por una delgada capa de un gel hidratado de aproximadamente 10 nm de espesor. Estas dos capas se encuentran separadas por una capa de vidrio seco. La estructura del vidrio de silicio (esto es la conformación de su estructura atómica) se encuentra estructurada de tal forma que permite que los iones sodio (Na+
) tengan alguna movilidad. Los cationes metálicos Na+
 presentes en el gel hidratado difunden hacia la solución abandonando el gel, mientras que los iones H+
 de la solución pueden difundir al interior del gel. Es este gel hidratado, lo que hace que el electrodo de pH sea un electrodo de ion selectivo.

Los H+
 no atraviesan la membrana de vidrio del electrodo del pH, son los Na+
 los que pueden cruzar, permitiendo un cambio en la energía libre. Cuando un ion difunde de una región de actividad a otra región de actividad, hay un cambio en la energía libre de este, y eso es lo que de hecho mide un pH-ímetro. Las membranas de gel hidratado se encuentran conectadas por el transporte de Na+
, y por lo tanto la concentración de H+
 en el exterior de la membrana es "retransmitida" al interior por medio de iones Na+
.

Todos los electrodos de pH poseen una resistencia eléctrica extremadamente elevada, del orden de entre los 50 y 500 MΩ. Por lo tanto, los electrodos de vidrio solo pueden ser utilizados con instrumentos de medición con una muy alta impedancia de entrada, tales como un pH ímetro, o, más genéricamente, un voltímetro de alta impedancia de entrada, los cuales suelen ser llamados electrómetros