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In un recente post sul blog, abbiamo discusso di come evitare gli errori più comuni nella misurazione del pH:
Qui, voglio discutere un po' più in dettaglio come calibrare correttamente l'elettrodo pH e cosa considerare per ottenere i migliori risultati di misurazione in seguito rispondendo ad alcune delle tue domande più frequenti.
Entriamo subito! Se vuoi passare direttamente a una domanda, clicca su uno di questi link:
Quando devo calibrare il mio elettrodo pH?
Eseguire una calibrazione regolare del tuo elettrodo pH è importante per ottenere risultati accurati. L'elettrodo pH può modificare le sue proprietà (ad es. per contaminazione dell'elettrolita di riferimento), il che porta a risultati di calibrazione divergenti. Se non si calibra di recente l'elettrodo, si ottiengono risultati precisi ma imprecisi della misurazione di pH. Dunque, più accurati devono essere i risultati, più spesso è necessario calibrare.
A seconda del numero di misurazioni e della matrice del campione, consiglio di calibrare almeno settimanalmente. Se il sensore viene utilizzato spesso o se la matrice del campione contamina il sensore, è necessario calibrare quotidianamente o anche più frequentemente. Se l'elettrodo pH non viene utilizzato spesso, calibralo sempre prima di una nuova serie di misurazioni. Assicurati inoltre di calibrare sempre il sensore se ne hai ricevuto uno nuovo o dopo la manutenzione.
Come faccio a selezionare i tamponi corretti?
Ogni volta che si esegue una calibrazione, è essenziale utilizzare tamponi appropriati.
Innanzitutto, è necessario selezionare i valori di pH che si desidera utilizzare per la calibrazione. Usa almeno due diversi tamponi, anche se è ancora meglio eseguire una calibrazione multipunto. Inoltre, assicurati che il pH del tuo campione rientri ovviamente nell'intervallo di calibrazione! Ad esempio, se si desidera misurare un campione a pH 9, la calibrazione non dovrebbe essere compresa tra pH 4 e 7, ma almeno fino a pH 10. Nel grafico, puoi vedere che gli errori diventano grandi soprattutto al di fuori dell'intervallo calibrato.
Inoltre, la qualità delle tue soluzioni tampone è essenziale, poiché la tua calibrazione può essere buona solo quanto i tamponi utilizzati. Non utilizzare mai tamponi di calibrazione scaduti! Se le soluzioni tampone sono solo monouso, non riutilizzarle. La crescita microbica nel tampone può alterare rapidamente le sue proprietà. Contrassegna sempre il flacone della soluzione tampone con la data di apertura e in particolare assicurarsi che i tamponi alcalini superiori a pH 9 non vengano utilizzati per troppo tempo (<1 mese), poichè la CO2 entrerà e cambierà lentamente il valore del pH. Inoltre, non versare mai gli standard nella bottiglia, poiché potrebbero essere stati contaminati!
Come devo impostare il mio strumento?
Non solo la scelta giusta dei tamponi di calibrazione è essenziale, ma è anche molto importante impostare correttamente lo strumento. Non è solo la misurazione del pH ad essere sensibile alla temperatura, anche i tamponi di pH lo sono e il valore del pH misurato può variare con la temperatura. Questa dipendenza dalla temperatura dei tamponi pH è solitamente rappresentata con tabelle tampone.
La maggior parte degli strumenti include già modelli di tabelle di vari produttori di tampone. Sono disponibili diverse tabelle che contengono le informazioni sull'esatto valore di pH a varie temperature per un determinato tampone. Queste tabelle sono uniche per ogni produttore.
Lo strumento selezionerà quindi il valore di pH corretto in base alla temperatura misurata. Se il tuo tampone non è disponibile con una tabella, assicurati di inserire il valore pH corretto o usa una tabella tampone personalizzata per memorizzare le informazioni. Come si vede qui, una variazione di temperatura di soli 5 °C può avere un'influenza di >0,04 unità di 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 |
Pertanto, per ottenere una calibrazione accurata, è importante selezionare il produttore delle vostre soluzioni tampone all'interno dei parametri di calibrazione.
Perché devo misurare la temperatura?
Potresti chiederti perché dovresti sempre misurare la temperatura quando esegui misurazioni del pH. La maggior parte degli elettrodi pH utilizzati per la misurazione del pH hanno un sensore di temperatura direttamente incluso. Questo perché il valore del pH dipende dalla temperatura. Permettimi di divagare un attimo:
Nel 1889 fu stabilita l'Equazione di Nernst, che descrive il potenziale di una cella elettrochimica in funzione delle concentrazioni degli ioni che partecipano alla reazione. La relazione tra potenziale e pH [-log(H+)] è data dalla formula:
Dove u è il potenziale misurato, u0 il potenziale dell'elettrodo standard, R la costante gassosa universale, T la temperatura assoluta, n l'addebito (qui, +1), e F la costante di Faraday.
Il termine centrale si chiama pendenza di Nernst e fornisce la variazione di mV per unità di pH. Come puoi vedere, questo termine include la temperatura assoluta, il che significa che la pendenza della calibrazione dipende dalla temperatura. Più alta è la temperatura, più ripida è la pendenza.
I moderni misuratori di pH correggeranno la pendenza per questa variazione di temperatura quando la calibrazione e la misurazione non vengono eseguite alla stessa temperatura.
Tuttavia, c'è un effetto che non può essere corretto dallo strumento: i campioni non hanno lo stesso valore di pH a temperature diverse! Questo può già essere visto guardando la tabella del tampone di esempio sopra. Questa dipendenza dalla temperatura è diversa per ogni campione. Dunque: Misura sempre i campioni alla stessa temperatura se si desidera confrontare i loro valori di pH. Assicurati inoltre di eseguire la calibrazione del pH alla stessa temperatura alla quale si misurano i campioni. Ciò ridurrà notevolmente l'errore della misurazione del pH.
Come eseguo la mia calibrazione?
In primo luogo, prepara l'elettrodo per la calibrazione: apri il tappo di riempimento per garantire il corretto deflusso dell'elettrolito, sciacqua bene l'elettrodo con acqua deionizzata e posiziona il sensore nella soluzione tampone. Una nota importante: sia la membrana di vetro che il diaframma devono essere coperti con la soluzione tampone.
Inoltre, assicurati di posizionare l'elettrodo nel becher per la massima riproducibilità, soprattutto durante l'agitazione. Non posizionare mai il sensore a caso nel becher dove la membrana di vetro tocca il vetro del becher; ciò può causare graffi sulla membrana di vetro, portando a risultati errati.
Devi anche mescolare? No tu no! Tuttavia, poiché possono esserci effetti sul potenziale misurato a seconda della velocità di agitazione, assicurati di scegliere sempre la stessa velocità di agitazione tra tutte le soluzioni tampone, nonché per la calibrazione e le misurazioni successive. Inoltre, assicurati di non mescolare così forte da formare un vortice ed evitare schizzi della soluzione.
Ora puoi iniziare la calibrazione. La maggior parte degli strumenti decide autonomamente quando la lettura è stabile monitorando la deriva (variazione mV al minuto). A volte è anche possibile interrompere la misurazione del tampone dopo un intervallo di tempo fisso. Tuttavia, ciò richiede tempo sufficiente affinché l'elettrodo raggiunga un potenziale stabile, altrimenti la calibrazione sarà distorta.
Tra le soluzioni tampone, l'elettrodo viene risciacquato con acqua deionizzata. Non asciugare mai l'elettrodo in seguito con un fazzoletto, un tovagliolo di carta o un panno! Ciò può causare cariche elettrostatiche sull'elettrodo o addirittura graffi sulla membrana di vetro. Entrambi porteranno a tempi di risposta più lunghi e, in quest'ultimo caso, a danni irreversibili.
Cosa significano «pendenza» e «offset»?
Una volta terminata la calibrazione, lo strumento visualizzerà il risultato. I risultati della calibrazione di solito consistono in una pendenza e un valore di offset. In questa sezione voglio spiegare il loro significato.
La pendenza è normalmente espressa in % e viene calcolata dalla pendenza misurata della calibrazione divisa per la pendenza teorica (Nernst Slope) che è uguale a 59,16 mV per unità di pH a 25 °C. Questo viene fatto per poter correggere la pendenza per le differenze di temperatura tra calibrazione e misurazione.
Il secondo parametro che viene valutato è il pH(0), che è il valore di pH misurato a 0 mV. In un caso ideale, 0 mV corrisponde a un valore di pH di 7. Tuttavia, la realtà di solito non si attiene al caso ideale. A volte viene fornito anche il potenziale di offset (uoff), che corrisponde al potenziale a pH 7.
Dopo la calibrazione, controlla sempre la pendenza e il pH(0). La pendenza dovrebbe cadere tra il 95 e il 103% e il pH(0) dovrebbe trovarsi tra pH 6,8 e 7,2 (Uoff entro ± 15 mV).
Se desideri ottenere maggiori informazioni sul tuo elettrodo pH, puoi eseguire un test dell'elettrodo pH, che è implementato in alcuni strumenti di Metrohm, o un test secondo l'Applicaton Bulletin AB-188.
AB-188: Tecnica di misurazione del pH
Se il pH(0) è al di fuori dell'intervallo consigliato, può essere causato da un elettrolita contaminato o indica che la sonda potrebbe richiedere una pulizia generale.
Video: Manutenzione e cura degli elettrodi
Se la pendenza è inferiore al 95%, ciò può essere correlato a soluzioni tampone scadute o contaminate. Tuttavia, anche gli elettrodi vecchi e lenti possono presentare pendenze al di fuori dei limiti. Dunque, utilizza sempre tamponi nuovi.
Se la pendenza è ancora troppo bassa anche con tampone fresco, o il pH(0) è al di fuori dell'intervallo consigliato dopo la pulizia e il successivo ricondizionamento, è il momento di sostituire l'elettrodo.
Riassunto
- Seleziona la frequenza di calibrazione e i tipi di tampone in base ai tuoi campioni.
- Assicurati di utilizzare sempre tamponi freschi, di alta qualità e certificati poichè la tua calibrazione può essere buona solo quanto i tuoi tamponi.
- Imposta correttamente lo strumento e utilizza una posizione fissa degli elettrodi per la migliore riproducibilità.
- Misura la temperatura per la calibrazione e la successiva misurazione. Inoltre, confronta solo i valori di pH dei campioni misurati alla stessa temperatura.
- Dopo la calibrazione, verifica che i dati di pendenza e pH(0) rientrino nei limiti ottimali.
Dai un'occhiata ai nostri webinar informativi se desideri saperne di più sulla misurazione del pH.
