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Dans un récent article de blog, nous avons expliqué comment éviter les erreurs les plus courantes dans la mesure du pH :
Je voudrais ici aborder un peu plus en détail les points suivants comment calibrer correctement votre électrode de pH et ce qu'il faut prendre en compte pour obtenir les meilleurs résultats de mesure après avoir répondu à certaines des questions les plus fréquemment posées.
Entrons dans le vif du sujet ! Si vous souhaitez accéder directement à une question, cliquez sur l'un de ces liens :
Quand dois-je calibrer mon électrode de pH ?
Il est important d'effectuer un étalonnage régulier de votre électrode de pH pour obtenir des résultats précis. L'électrode de pH peut modifier ses propriétés (par exemple, en cas de contamination de l'électrolyte de référence), ce qui entraîne des résultats d'étalonnage divergents. Si vous ne procédez pas à un nouvel étalonnage de votre électrode, vous obtiendrez des résultats précis mais inexacts de votre mesure du pH. Par conséquent, plus les résultats doivent être précis, plus l'étalonnage doit être fréquent.
En fonction du nombre de mesures et de la matrice de l'échantillon, je recommande un étalonnage au moins hebdomadaire. Si le capteur est utilisé fréquemment ou si la matrice de l'échantillon contamine le capteur, il convient de procéder à un étalonnage quotidien, voire plus fréquent. Si l'électrode de pH n'est pas utilisée souvent, il faut toujours l'étalonner avant une nouvelle série de mesures. Veillez également à toujours calibrer votre capteur si vous en avez reçu un nouveau ou après une opération de maintenance.
Comment sélectionner les tampons adéquats ?
Chaque fois que vous effectuez un étalonnage, il est essentiel d'utiliser des tampons appropriés.
Tout d'abord, vous devez sélectionner les valeurs de pH que vous souhaitez utiliser pour l'étalonnage. Utilisez au moins deux tampons différents, mais il est préférable d'effectuer un étalonnage en plusieurs points. En outre, assurez-vous que le pH de votre échantillon se situe bien dans la plage d'étalonnage ! Par exemple, si vous voulez mesurer un échantillon à un pH de 9, votre étalonnage ne doit pas se situer entre pH 4 et 7, mais au moins jusqu'à pH 10. Le graphique montre que les erreurs sont particulièrement importantes en dehors de la plage d'étalonnage.
En outre, la qualité des solutions tampons est essentielle, car la qualité de l'étalonnage dépend de celle des tampons utilisés. N'utilisez jamais de tampons d'étalonnage périmés ! Si les solutions tampons sont destinées à un usage unique, ne les réutilisez pas. La croissance microbienne dans le tampon peut modifier rapidement ses propriétés.Marquez toujours la date d'ouverture de votre flacon de solution tampon et veillez tout particulièrement à ce que les tampons alcalins dont le pH est supérieur à 9 ne soient pas utilisés trop longtemps (<1 mois), car le CO2 pénètre dans le flacon et modifie lentement la valeur du pH. En outre, ne reversez jamais les étalons dans le flacon, car ils pourraient être contaminés !
Comment dois-je installer mon instrument ?
Il est non seulement essentiel de bien choisir les tampons d'étalonnage, mais il est également très important de régler correctement l'instrument. La mesure du pH n'est pas la seule à être sensible à la température, les tampons pH le sont également, et la valeur du pH mesurée peut varier en fonction de la température. Cette dépendance des tampons pH par rapport à la température est généralement illustrée par des tableaux de tampons.
La plupart des instruments comprennent déjà des modèles de tableaux de tampons provenant de divers fabricants de tampons. Il existe plusieurs tableaux contenant des informations sur la valeur exacte du pH à différentes températures pour un tampon donné. Ces tableaux sont uniques pour chaque fabricant.
L'instrument sélectionnera alors la valeur de pH correcte en fonction de la température mesurée. Si votre tampon n'est pas accompagné d'un tableau, veillez à saisir la valeur de pH correcte ou à utiliser un tableau de tampons personnalisé pour stocker les informations. Comme on le voit ici, un changement de température de seulement 5 °C peut avoir une influence de >0,04 unité de pH.
| T (°C) | pH |
| 0 | 9.27 |
| 5 | 9.18 |
| 15 | 9.08 |
| 20 | 9.04 |
| 25 | 9.00 |
| 30 | 8.96 |
| 38 | 8.91 |
| 40 | 8.90 |
| 50 | 8.84 |
| 60 | 8.79 |
| 70 | 8.74 |
| 80 | 8.71 |
| 90 | 8.68 |
Il est donc important de sélectionner le fabricant de vos solutions tampons en fonction des paramètres d'étalonnage afin d'obtenir un étalonnage précis.
Pourquoi dois-je mesurer la température ?
Vous vous demandez peut-être pourquoi vous devez toujours mesurer la température lorsque vous effectuez des mesures de pH. La plupart des électrodes pH utilisées pour mesurer le pH sont directement équipées d'un capteur de température. La raison en est que la valeur du pH dépend de la température. Permettez-moi d'ouvrir une parenthèse :
En 1889, l'équation de Nernst a été établie, décrivant le potentiel d'une cellule électrochimique en fonction des concentrations des ions participant à la réaction. La relation entre le potentiel et le pH [-log(H+)] est donnée par la formule :
Où U est le potentiel mesuré, U0 le potentiel standard de l'électrode, R la constante universelle des gaz, T la température absolue, n the charge (here, +1), et F la constante de Faraday.
Le terme central est appelé pente de Nernst et donne la variation en mV par unité de pH. Comme vous pouvez le constater, ce terme inclut la température absolue, ce qui signifie que la pente de votre étalonnage dépend de la température. Plus la température est élevée, plus la pente est forte.
Les pH-mètres modernes corrigent la pente en fonction de cette variation de température lorsque l'étalonnage et la mesure ne sont pas effectués à la même température.
Il existe cependant un effet qui ne peut pas être corrigé par l'instrument : les échantillons n'ont pas la même valeur de pH à des températures différentes ! On peut déjà s'en rendre compte en regardant l'exemple du tableau des tampons ci-dessus. Cette dépendance à l'égard de la température est différente pour chaque échantillon. C'est pourquoi : Mesurez toujours vos échantillons à la même température si vous souhaitez comparer leurs valeurs de pH. Veillez également à effectuer l'étalonnage du pH à la même température que celle à laquelle vous mesurez vos échantillons. Cela réduira considérablement l'erreur de votre mesure de pH.
Comment procéder à l'étalonnage ?
Tout d'abord, préparez votre électrode pour l'étalonnage : ouvrez le bouchon de remplissage pour assurer un écoulement correct de l'électrolyte, rincez bien l'électrode avec de l'eau désionisée et placez le capteur dans la solution tampon. Remarque importante : la membrane de verre et le diaphragme doivent être recouverts de la solution tampon.
En outre, veillez à positionner l'électrode dans le bécher pour une reproductibilité maximale, en particulier lors de l'agitation. Ne placez jamais le capteur au hasard dans le bécher, de sorte que la membrane de verre touche le verre du bécher ; cela pourrait provoquer des rayures sur la membrane de verre, ce qui entraînerait des résultats erronés.
Faut-il que vous remuiez ? Non, ce n'est pas nécessaire ! Toutefois, comme la vitesse d'agitation peut avoir des effets sur le potentiel mesuré, veillez à toujours choisir la même vitesse d'agitation pour toutes les solutions tampons, ainsi que pour l'étalonnage et les mesures ultérieures. Veillez également à ne pas agiter si fortement qu'un vortex se forme et évitez toute éclaboussure de la solution.
Vous pouvez maintenant commencer l'étalonnage. La plupart des instruments décident de manière autonome quand la lecture est stable en surveillant la dérive (variation en mV par minute). Parfois, il est également possible d'arrêter la mesure du tampon après un intervalle de temps fixe. Toutefois, il faut pour cela que l'électrode ait suffisamment de temps pour atteindre un potentiel stable, faute de quoi l'étalonnage sera faussé.
Entre les solutions tampons, l'électrode est rincée avec de l'eau désionisée. Ne séchez jamais l'électrode après coup avec un mouchoir en papier, une serviette en papier ou un chiffon ! Cela peut entraîner des charges électrostatiques sur l'électrode ou même des rayures sur la membrane de verre. Dans les deux cas, les temps de réponse seront plus longs et, dans le dernier cas, les dommages seront irréversibles.
Que signifient les termes "pente" et "décalage" ?
Une fois l'étalonnage terminé, l'instrument affiche le résultat de l'étalonnage. Les résultats de l'étalonnage se composent généralement d'une pente et d'une valeur de décalage. Dans cette section, je souhaite expliquer leur signification.
La pente est normalement indiquée en % et est calculée à partir de la pente mesurée de l'étalonnage divisée par la pente théorique (pente de Nernst) qui est égale à 59,16 mV par unité de pH à 25 °C. Cela permet de corriger la pente en fonction des différences de température entre l'étalonnage et la mesure.
Le deuxième paramètre évalué est le pH(0), c'est-à-dire la valeur du pH mesurée à 0 mV. Dans un cas idéal, 0 mV correspond à une valeur de pH de 7. Cependant, la réalité ne s'en tient généralement pas au cas idéal. Parfois, le potentiel d'offset (Uoff) est également indiqué, ce qui correspond au potentiel à pH 7.
Après l'étalonnage, vérifiez toujours la pente et le pH(0). La pente doit être comprise entre 95 et 103% et le pH(0) doit se situer entre pH 6,8 et 7,2 (Uoff à ± 15 mV).
Si vous souhaitez obtenir plus d'informations sur votre électrode de pH, vous pouvez soit effectuer un test d'électrode de pH, qui est implémenté dans certains appareils de Metrohm, soit un test selon l'Application Bulletin AB-188.
AB-188 : Technique de mesure du pH
Si le pH(0) est en dehors de la plage recommandée, cela peut être dû à un électrolyte contaminé ou cela indique que la sonde peut nécessiter un nettoyage général.
Vidéos : Maintenance et entretien des électrodes
Si la pente est inférieure à 95 %, cela peut être lié à des solutions tampons périmées ou contaminées. Cependant, les électrodes anciennes et lentes peuvent également présenter des pentes en dehors des limites. C'est pourquoi il convient de toujours utiliser des tampons frais.
Si la pente est toujours trop faible, même avec un tampon frais, ou si le pH(0) est en dehors de la plage recommandée après le nettoyage et le reconditionnement ultérieur, il est temps de remplacer l'électrode.
En résumé
- Sélectionnez la fréquence d'étalonnage et les types de tampons en fonction de vos échantillons.
- Veillez à toujours utiliser des tampons frais, de haute qualité et certifiés, car la qualité de votre étalonnage dépend de celle de vos tampons.
- Pour une meilleure reproductibilité, réglez votre instrument correctement et utilisez une position d'électrode fixe.
- Mesurer la température pour l'étalonnage et les mesures ultérieures. En outre, ne comparez que les valeurs de pH d'échantillons mesurés à la même température.
- Après l'étalonnage, vérifiez que vos données de pente et de pH(0) se situent dans les limites optimales.
