O Go Direct® Nitrate Ion-Selective Electrode (GDX-NO3) é um sensor da Vernier concebido para medir a concentração de iões nitrato (NO₃⁻) em soluções aquosas. Este sensor é amplamente utilizado em laboratórios de química, ciências ambientais, biologia e ensino, permitindo uma determinação rápida e fiável da quantidade de nitratos presentes em amostras de água natural, soluções preparadas em laboratório ou meios biológicos.

O sensor utiliza um eletrodo seletivo de iões (ISE), que responde de forma proporcional ao logaritmo da atividade dos iões nitrato em solução. Essa resposta é medida em milivolts (mV) e convertida em concentração (mg/L ou ppm) através de calibração. O sensor inclui um módulo de eletrodo substituível, uma ponte de referência integrada e um corpo selado que garante estabilidade e facilidade de utilização.

O Go Direct GDX-NO3 pode ser ligado sem fios, via Bluetooth®, ou por cabo USB, sendo compatível com computadores, tablets, Chromebooks e dispositivos Vernier LabQuest. Possui uma bateria de iões de lítio recarregável e autonomia suficiente para longos períodos de medição contínua.

Características técnicas

Funcionamento

O eletrodo de ião seletivo possui uma membrana de PVC que reage de forma específica aos iões nitrato. A diferença de potencial (mV) gerada entre o eletrodo de medição e o eletrodo de referência é proporcional à concentração de nitrato na amostra, obedecendo à equação de Nernst.

Para converter essa leitura em concentração, é necessário calibrar o sensor com soluções padrão de concentração conhecida (normalmente 1 mg/L e 100 mg/L de NO₃⁻). Após a calibração, o software Vernier Graphical Analysis ou LabQuest App realiza automaticamente a conversão de mV em mg/L.

O sensor não compensa automaticamente variações de temperatura ou pH, devendo as medições ser feitas dentro das faixas especificadas.

Cuidados e manutenção

1. Preparação antes do uso
   • Antes da primeira utilização, mergulhar o eletrodo numa das soluções padrão (de preferência a solução “baixa”) durante cerca de 30 minutos para permitir a estabilização.
2. Entre medições
   • Enxaguar o eletrodo com água destilada entre amostras para evitar contaminação cruzada.
   • Evitar que a membrana toque no fundo do recipiente ou que se formem bolhas de ar junto à superfície sensora.
3. Armazenamento
   • Não deixar o eletrodo totalmente seco.
   • Guardar no frasco de armazenamento fornecido, mantendo a esponja interna ligeiramente húmida (sem tocar diretamente no sensor).
4. Calibração regular
   • Recomenda-se calibrar o sensor sempre que for utilizado, especialmente após longos períodos de inatividade ou quando se substitui o módulo de eletrodo.
5. Vida útil do eletrodo
   • A membrana sensora degrada-se com o tempo (em média 6 a 12 meses de uso regular).
   • O módulo de eletrodo é substituível, evitando a necessidade de trocar o sensor completo.
6. Temperatura e pH
   • As medições devem ser realizadas entre 0 e 40 °C e com pH entre 2,5 e 11. Fora destas faixas, podem ocorrer erros significativos.
7. Cuidados com interferências
   • Íons como ClO₄⁻, I⁻, F⁻ e ClO₃⁻ podem interferir com a resposta do sensor.
   • Para medições precisas em baixas concentrações, é recomendado adicionar um ajustador de força iónica (ISA) — normalmente uma solução de sulfato de amónio ((NH₄)₂SO₄).

Vantagens

• Ligação sem fios (Bluetooth®) ou por cabo USB.
• Calibração simples e rápida.
• Alta sensibilidade e resposta quase instantânea.
• Permite medições in situ e monitorização contínua.
• Ideal para trabalhos laboratoriais e projetos de campo.
• Compatível com dispositivos móveis e software Vernier.

Atividades e experiências possíveis

O sensor GDX-NO3 é versátil e pode ser utilizado em várias áreas de ensino e investigação.
Eis alguns exemplos de atividades práticas e experiências laboratoriais:

1. Calibração do eletrodo

• Utilizar as soluções padrão (1 mg/L e 100 mg/L) para calibrar o sensor.
• Registar o potencial (mV) e traçar a curva de calibração (mV vs log[NO₃⁻]).
• Determinar a inclinação do eletrodo e verificar se está dentro da faixa esperada (–55 ± 3 mV/decada).

2. Determinação de nitrato em águas naturais

• Recolher amostras de rios, lagos, poços ou sistemas de irrigação.
• Medir a concentração de nitrato e comparar com os limites de qualidade da água.
• Analisar o impacto de atividades agrícolas ou industriais.

3. Variação temporal da concentração

• Monitorizar uma amostra de água ao longo de várias horas ou dias.
• Observar como a concentração de nitrato varia devido a processos biológicos (consumo por plantas ou microrganismos) ou físicos (diluição, evaporação).

4. Influência do pH

• Preparar soluções de nitrato com diferentes valores de pH (por exemplo, 3, 5, 8 e 10).
• Verificar se o pH interfere na medição e identificar a faixa ideal de trabalho.

5. Interferência de outros iões

• Adicionar íons interferentes (como iodeto ou perclorato) a uma solução de nitrato.
• Avaliar o efeito sobre a leitura e discutir a seletividade do eletrodo.

6. Comparação de métodos analíticos

• Determinar o teor de nitrato numa amostra com o sensor e compará-lo com o resultado obtido por um método químico clássico (ex: espectrofotometria).
• Discutir vantagens, limitações e possíveis fontes de erro.

7. Efeito da temperatura

• Medir a mesma solução de nitrato a diferentes temperaturas (por exemplo, 10, 20, 30 °C).
• Observar como a variação térmica influencia a resposta do eletrodo.

8. Estudos ambientais

• Projetos de monitorização da qualidade da água em rios, aquíferos ou zonas agrícolas.
• Avaliar a poluição por nitratos e discutir as implicações ecológicas e de saúde pública.

9. Integração tecnológica

• Utilizar o sensor em modo sem fios com o software Graphical Analysis para recolha de dados automática.
• Exportar os resultados para análise estatística ou modelação.
• Em contextos avançados, usar linguagens como Python para registo e processamento de dados em tempo real.