Udostępnij artykuł
W ostatnim wpisie na blogu omówiliśmy, jak uniknąć najczęstszych błędów przy pomiarze pH:
Tutaj znajdziesz omówienie nieco bardziej szczegółowe, w jaki sposób można prawidłowo skalibrować elektrodę pH i co należy wziąć pod uwagę, aby uzyskać najlepsze wyniki pomiaru, odpowiadając na niektóre z najczęściej zadawanych pytań.
Przejdźmy do rzeczy! Jeśli chcesz przejść bezpośrednio do pytania, kliknij jeden z tych linków:
Kiedy należy skalibrować elektrodę pH?
Regularna kalibracja elektrody pH jest ważna dla uzyskania dokładnych wyników. Elektroda pH może zmieniać swoje właściwości (np. poprzez zanieczyszczenie elektrolitu referencyjnego), co prowadzi do odbiegających wyników kalibracji. Jeśli elektroda nie zostanie świeżo skalibrowana, uzyskasz precyzyjne, ale niedokładne wyniki pomiaru pH. Dlatego im dokładniejsze muszą być wyniki, tym częściej trzeba kalibrować.
W zależności od liczby pomiarów i matrycy próbki zalecam kalibrację co najmniej raz w tygodniu. Jeśli czujnik jest często używany lub jeśli matryca próbki zanieczyszcza czujnik, należy kalibrować codziennie lub nawet częściej. Jeśli elektroda pH nie jest często używana, zawsze należy ją skalibrować przed nowym zestawem pomiarów. Upewnij się również, że zawsze kalibrujesz czujnik, jeśli otrzymałeś nowy lub po konserwacji.
Jak wybrać odpowiednie roztwory buforowe pH?
Za każdym razem, gdy przeprowadzasz kalibrację, ważne jest, aby używać odpowiednich roztworów buforowych.
Najpierw musisz wybrać wartości pH, których chcesz użyć do kalibracji. Użyj co najmniej dwóch różnych buforów, ale jeszcze lepiej jest wykonać kalibrację wielopunktową. Ponadto upewnij się, że pH próbki mieści się oczywiście w zakresie kalibracji! Na przykład, jeśli chcesz zmierzyć próbkę przy pH 9, kalibracja nie powinna mieścić się w pH 4 i 7, ale przynajmniej do pH 10. Na wykresie widać, że błędy stają się duże, szczególnie poza skalibrowanym zakresem.
Ponadto jakość roztworów buforowych ma zasadnicze znaczenie, ponieważ kalibracja może być tylko tak dobra, jak stosowane są bufory. Nigdy nie używaj przeterminowanych roztworów! Jeżeli roztwory buforowe są przeznaczone wyłącznie do jednorazowego użytku, nie należy ich używać ponownie. Wzrost drobnoustrojów w buforze może szybko zmienić jego właściwości. Zawsze zaznaczaj butelkę z roztworem buforowym datą otwarcia, a zwłaszcza upewnij się, że alkaliczne powyżej pH 9 nie są używane zbyt długo (<1 miesiąc), ponieważ CO2 potrafi wniknąć i powoli zmienić wartość pH. Co więcej, nigdy nie wlewaj wzorców z powrotem do butelki, ponieważ mogły zostać zanieczyszczone!
Jak poprawnie ustawić pH-metr?
Niezbędny jest nie tylko właściwy wybór roztworów kalibracyjnych, ale także prawidłowe skonfigurowanie urządzenia - pH-metry. Nie tylko pomiar pH jest wrażliwy na temperaturę, bufory pH również, a zmierzona wartość pH może się zmieniać wraz z temperaturą. Ta zależność pH od temperatury jest zwykle przedstawiana za pomocą tablic dla roztworów buforowych.
Większość instrumentów zawiera już tabele różnych producentów. Dostępnych jest kilka tabel, które zawierają informacje o dokładnej wartości pH w różnych temperaturach dla określonego buforu. Tabele te są unikalne dla każdego producenta.
pH-metr wybierze prawidłową wartość pH zgodnie ze zmierzoną temperaturą. Jeśli bufor nie jest dostępny w tabeli, upewnij się, że wprowadzono prawidłową wartość pH lub użyj niestandardowej tabeli buforowej do. Jak widać na tym przykładzie, zmiana temperatury tylko o 5 °C może mieć wpływ o >0,04 jednostki pH. Dlatego wybór producenta roztworów buforowych w ramach parametrów kalibracji jest ważny dla uzyskania dokładnej kalibracji.
| 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 |
W związku z powyższym wybór producenta roztworów buforowych w ramach parametrów kalibracji jest ważny dla uzyskania dokładnej kalibracji.
Dlaczego należy mierzyć temperaturę przy pomiarze pH?
Możesz się zastanawiać, dlaczego zawsze powinieneś mierzyć temperaturę podczas wykonywania pomiarów pH. Większość elektrod pH używanych do pomiaru pH ma bezpośrednio dołączony czujnik temperatury. Wynika to z faktu, że wartość pH zależy od temperatury. Pozwolę sobie na chwilę dygresji.
W 1889 roku ustalono równanie Nernsta, opisujące potencjał ogniwa elektrochemicznego jako funkcję stężeń jonów biorących udział w reakcji. Zależność między potencjałem a pH [-log(H+)] jest określona wzorem:
GdzieU jest zmierzonym potencjałem, U0 standardowym potencjałem elektrody, R stałą gazową, T temperaturą bezwzględną, n ładunkiem (tutaj, +1), a F stałą Faradaya.
Krzywa to nachylenie Nernsta i określa zmianę mV na jednostkę pH. Jak widać równania zawiera ona temperaturę bezwzględną, co oznacza, że nachylenie krzywej kalibracji zależy od temperatury. Im wyższa temperatura, tym bardziej strome nachylenie.
Nowoczesne pH-metry korygują nachylenie dla tej zmiany temperatury, gdy kalibracja i pomiar nie są wykonywane w tej samej temperaturze..
Istnieje jednak efekt, którego nie można skorygować za pomocą instrumentu: próbki nie mają tej samej wartości pH w różnych temperaturach! Widać to już po spojrzeniu na przykładową tabelę powyżej. Ta zależność od temperatury jest inna dla każdej próbki. Dlatego: Zawsze mierz próbki w tej samej temperaturze, jeśli chcesz porównać ich wartości pH. Należy również przeprowadzić kalibrację pH w tej samej temperaturze, w której mierzysz próbki. To znacznie zmniejszy błąd pomiaru pH.
Jak przeprowadzić kalibrację?
Najpierw przygotuj elektrodę do kalibracji: otwórz koreczek, aby zapewnić prawidłowy wypływ elektrolitu, dobrze wypłucz elektrodę wodą dejonizowaną i umieść elektrodę pH w roztworze buforowym. Ważna uwaga: zarówno szklana membrana, jak i diafragma muszą być zanurzone roztworem buforowym.
Dodatkowo upewnij się, że elektroda pH jest umieszczona w zlewce, aby uzyskać maksymalną powtarzalność, zwłaszcza podczas mieszania. Nigdy nie umieszczaj czujnika pH przypadkowo w zlewce, gdzie szklana membrana styka się ze szkłem zlewki; może to spowodować zarysowania szklanej membrany, co prowadzi do błędnych wyników.
Czy w ogóle należy mieszań? Nie, Ty nie! Ponieważ jednak prędkość mieszania może mieć wpływ na mierzony potencjał, należy zawsze wybierać tę samą prędkość mieszania dla wszystkich roztworów buforowych, jak również dla kalibracji i kolejnych pomiarów. Upewnij się również, że nie mieszasz aż tak mocno, że tworzy się wir i unikaj rozpryskiwania roztworu.
Teraz możesz rozpocząć kalibrację. Większość przyrządów samodzielnie decyduje, kiedy odczyt jest stabilny, monitorując dryft (zmiana mV na minutę). Czasami możliwe jest również zatrzymanie pomiaru bufora po określonym czasie. Wymaga to jednak wystarczająco dużo czasu, aby elektroda osiągnęła stabilny potencjał, ponieważ w przeciwnym razie kalibracja będzie obciążona.
Pomiędzy roztworami buforowymi elektrodę płucze się wodą dejonizowaną. Nigdy nie osuszaj elektrody chusteczką, ręcznikiem papierowym lub ściereczką! Może to prowadzić do powstania ładunków elektrostatycznych na elektrodzie lub nawet zadrapań na szklanej membranie. Jedno i drugie doprowadzi do wydłużenia czasu reakcji, a w drugim przypadku do nieodwracalnych szkód.
Co oznaczają «nachylenie krzywej» i «przesunięcie»?
Po zakończeniu kalibracji przyrząd wyświetli wynik kalibracji. Wyniki kalibracji zwykle składają się z wartości nachylenia i przesunięcia. W tej sekcji chcę wyjaśnić ich znaczenie.
Nachylenie krzywej jest zwykle podawane w % i oblicza się je ze wzoru
zmierzone nachylenie kalibracji podzielone przez teoretyczne nachylenie (nachylenie Nernsta), które jest równe 59,16 mV na jednostkę pH w temperaturze 25 °C. Odbywa się to w celu skorygowania nachylenia pod kątem różnic temperatur między kalibracją a pomiarem.
Drugim ocenianym parametrem jest pH(0), czyli wartość pH mierzona przy 0 mV. W idealnym przypadku 0 mV odpowiada wartości pH 7. Jednak rzeczywistość zwykle nie trzyma się idealnego przypadku. Czasami podaje się również potencjał przesunięcia (Uoff), który odpowiada potencjałowi przy pH 7.
Po kalibracji zawsze sprawdzaj nachylenie i pH(0). Nachylenie powinno wynosić od 95 do 103%, a pH (0) powinno mieścić się w przedziale pH 6,8 i 7,2 (Uwyłączone w granicach ± 15 mV).
Jeśli chcesz uzyskać więcej informacji na temat elektrody pH, możesz wykonać test elektrody pH, który jest zaimplementowany w niektórych instrumentach Metrohm, lub test zgodnie z biuletynem aplikacyjnym AB-188.
Jeśli pH (0) wykracza poza zalecany zakres, może to być spowodowane zanieczyszczonym elektrolitem lub oznacza to, że sonda może wymagać ogólnego czyszczenia.
Filmiki: Konserwacja i pielęgnacja elektrod
Jeśli nachylenie jest mniejsze niż 95%, może to być związane z przeterminowanymi lub zanieczyszczonymi roztworami buforowymi. Jednak stare i powolne elektrody mogą również wykazywać nachylenia poza granicami. Dlatego zawsze używaj świeżych.
Jeśli nachylenie jest nadal zbyt niskie nawet przy świeżym buforze lub pH (0) wykracza poza zalecany zakres po oczyszczeniu i późniejszej regeneracji, nadszedł czas, aby wymienić elektrodę.
Podsumowanie
- Wybierz częstotliwość kalibracji i typy buforów zgodnie z próbkami.
- Upewnij się, że zawsze używasz świeżych, wysokiej jakości i certyfikowanych roztworów wzorcowych, ponieważ kalibracja może być tylko tak dobra, jak użyty bufor.
- Ustaw prawidłowo urządzenie i użyj stałej pozycji elektrody, aby uzyskać najlepszą odtwarzalność.
- Zmierz temperaturę kalibracji i późniejszego pomiaru. Ponadto porównuj tylko wartości pH próbek zmierzonych w tej samej temperaturze.
- Po kalibracji sprawdź, czy dane dotyczące nachylenia i pH(0) mieszczą się w optymalnych granicach.
