Validación de la ecuación de Nernst y una ecuación que estima la masa de hidróxido de calcio para un determinado pH

Gonzalo Aranguri-LLerena, Nayhsa J. Huarcaya-Mendoza
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Abstract

El hidróxido de calcio (Ca(OH)2) es usado en múltiples aplicaciones industriales y como modificador de pH. El objetivo del presente trabajo fue validar experimentalmente la ecuación de Nernst, usando disoluciones de Ca(OH)2 y desarrollar una sugerencia didáctica para la educación química, que  permita encontrar la masa necesaria Ca(OH)2 que se debe adicionar a un determinado volumen de agua para alcanzar un  pH requerido. Análisis de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (DRX) e imagen electrónica de barrido (SEM) se realizaron para caracterizar el Ca(OH)2. Los resultados de las pruebas a 27,5 °C ± 0,1 °C, muestran que al graficar los valores de pH experimental (pHe), potencial (E) y de conductividad contra las concentraciones de aniones hidroxilos [OH-] (semilogarítmico), siguen un mismo patrón, afectados por la baja solubilidad de Ca(OH)2 de tal forma que la  última zona de las tres gráficas, tienden a ser paralelas al eje de las concentraciones de los [OH-]. Se generó la ecuación: E = 369,55 -58,914 pHe; donde 58,914 representa el valor de su pendiente, que equivale al 99,58% de la pendiente teórica de la ecuación de Nernst y se encontró una ecuación, que estima la masa de Ca(OH)2 que se debe adicionar a un volumen de agua, para alcanzar un pH requerido. Se dedujo una ecuación; para hallar el peso de Ca(OH)2, que se adiciona a un determinado volumen de agua, para alcanzar el pH requerido. 
验证奈氏方程和特定 pH 值下氢氧化钙质量的估算方程
氢氧化钙(Ca(OH)2)在多种工业应用中被用作 pH 值调节剂。本研究的目的是利用 Ca(OH)2 溶液通过实验验证奈恩斯特方程,并为化学教育提出一个教学建议,即在给定体积的水中加入必要质量的 Ca(OH)2 以达到所需的 pH 值。对 Ca(OH)2 进行了傅立叶变换红外(FTIR)、X 射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析。在 27.5 °C ± 0.1 °C 下进行的测试结果表明,当将实验 pH 值(pHe)、电位(E)和电导率值与羟基阴离子 [OH-] 浓度(半对数)相对照时,它们遵循相同的模式,受 Ca(OH)2 的低溶解度影响,这三个图表的最后区域趋向于与 [OH-] 浓度轴平行。计算公式如下E = 369.55 -58.914 pHe;其中 58.914 代表其斜率值,相当于 Nernst 方程理论斜率的 99.58%,并得出一个等式,用于估算为达到所需的 pH 值而必须向一定体积的水中添加的 Ca(OH)2 的质量。
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