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Questo blog spiega come calibrare correttamente un pHmetro e un elettrodo pH per ottenere letture accurate del pH. Alcune delle domande più frequenti sulla calibrazione del pH trovano risposta in questo articolo dagli esperti di Metrohm.
Per passare direttamente alla domanda, clicca sul link:
- Perchè i misuratori di pH devono essere calibrati?
- Quanto spesso devo calibrare il mio pHmetro?
- Cosa usi per calibrare il pHmetro?
- Come seleziono i buffer corretti?
- Come devo impostare il mio strumento?
- Perchè devo misurare la temperatura?
- come eseguo la calibrazione?
- Cosa significa «slope» e «offset»?
Perchè il pHmetro deve essere calibrato?
Il pHmetro deve essere calibrato poiché l'elettrodo pH può modificare le sue proprietà, ad esempio se l'elettrolita di riferimento viene contaminato.
Se non si calibra il misuratore e l'elettrodo, si ottengono risultati precisi ma non accurati per la misurazione del pH. Pertanto, è importante calibrare regolarmente il pHmetro e l'elettrodo per ottenere risultati accurati. Quanto più accurati devono essere i risultati, tanto più spesso sarà necessario calibrarli.
Quanto spesso devo calibrare il mio pHmetro?
La frequenza con cui è necessario calibrare il pHmetro dipende sia dal numero di misurazioni effettuate che dalla matrice del campione. L'elenco seguente offre una linea guida generale per la frequenza di calibrazione basata su determinati fattori.
Cosa usi per calibrare il pHmetro?
I tamponi vengono utilizzati come soluzioni di calibrazione. La qualità delle soluzioni tampone è fondamentale, poiché la calibrazione è buona quanto i tamponi utilizzati.
Figura 1.
Una calibrazione a 3 punti consente di coprire un intervallo di pH più ampio con una precisione maggiore rispetto a una calibrazione a 2 punti.
Come scegliere il buffer corretto?
Utilizzare almeno due tamponi diversi, anche se è ancora meglio eseguire una calibrazione multipunto. Inoltre, assicurati che il pH del tuo campione rientri nell'intervallo di calibrazione!
Ad esempio, se misuri un campione con un pH pari a 9, la calibrazione non dovrebbe essere compresa tra pH 4 e 7, ma dovrebbe almeno arrivare fino a pH 10. Nella Figura 1, puoi vedere che gli errori diventano grandi, soprattutto al di fuori del intervallo calibrato, se vengono utilizzati tamponi con pH errato. Questa figura evidenzia anche la differenza tra una calibrazione del pH a 2 punti e una a 3 punti e mostra perché quest'ultima fornisce risultati più accurati.
Come devo impostare il mio pHmetro?
Oltre a scegliere i giusti tamponi di calibrazione, è anche molto importante impostare correttamente lo strumento. Questo perché non solo la misurazione del pH è sensibile alla temperatura, ma lo sono anche i tamponi di pH. Il loro valore pH misurato può cambiare con la temperatura. Le cosiddette «tabelle dei tamponi» rappresentano solitamente la dipendenza dalla temperatura di un tampone pH.
La maggior parte degli strumenti include già tabelle di tamponi di diversi produttori di tamponi. Contengono gli esatti valori di pH di un tampone specifico a diverse temperature. Queste tabelle sono uniche per ciascun produttore.
Durante la calibrazione, lo strumento selezionerà il valore pH corretto in base alla temperatura misurata. Se il tampone scelto non ha una tabella associata, assicurati di inserire il valore pH corretto o di utilizzare una tabella di tamponi personalizzata per memorizzare le informazioni.
Come mostra la Tabella 1, una variazione di temperatura di soli 5 °C (ad esempio, da 25 °C a 20 °C) può modificare il pH di >0,04 unità. Pertanto è importante selezionare il produttore delle soluzioni tampone nei parametri di calibrazione del pHmetro.
| 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 |
Perchè 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 dispongono di un sensore di temperatura integrato. Questo perché il valore del pH dipende dalla temperatura, così come la calibrazione del pH. Più alta è la temperatura, più ripida è la pendenza (Nernst slope, Figura 2).
Maggiori informazioni sulla teoria alla base di questo nel nostro post sul blog correlato.
Figure 2.
Comparison of the slope at different temperatures.
I moderni misuratori di pH correggono la pendenza se la calibrazione e la misurazione non vengono eseguite alla stessa temperatura.
Tuttavia, c'è un effetto che lo strumento non può correggere: i campioni non hanno lo stesso valore di pH a temperature diverse! Puoi vedere questo fenomeno nella tabella buffer di esempio sopra (Tabella 1).
Questa dipendenza dalla temperatura è diversa per ciascun campione. Pertanto: misura sempre i tuoi campioni alla stessa temperatura se vuoi confrontare i loro valori di pH. Inoltre, assicurati di eseguire la calibrazione del pH alla stessa temperatura alla quale misuri i campioni. Ciò ridurrà notevolmente l'errore della misurazione del pH.
Come eseguo la calibrazione del mio pHmetro?
Innanzitutto, preparare l'elettrodo pH. Aprire il tappo di ricarica per garantire il corretto deflusso dell'elettrolita, sciacquare il sensore pH con acqua deionizzata e inserirlo nella soluzione tampone. Una nota importante: sia la membrana di vetro che il diaframma devono essere ricoperti con la soluzione tampone.
Per risultati riproducibili, posizionare l'elettrodo allo stesso modo all'interno del bicchiere, soprattutto durante l'agitazione. Non posizionare mai il sensore a casaccio nel bicchiere in modo che la membrana di vetro tocchi il bicchiere. Ciò può causare graffi sulla membrana di vetro, portando a risultati errati.
Guarda il video per vedere come calibrare correttamente il nostro misuratore di pH/DO 913 e il nostro misuratore di pH/DO 914.
Devi sempre mescolare? No, non devi! Tuttavia, poiché la velocità di agitazione può influenzare il potenziale misurato, utilizzare sempre la stessa velocità di agitazione per tutte le soluzioni tampone e le misurazioni successive. Inoltre, assicurarsi di non mescolare così vigorosamente da formare un vortice ed evitare schizzi della soluzione.
Ora è possibile avviare la calibrazione. La maggior parte degli strumenti decide autonomamente quando la lettura è stabile monitorando la deriva (variazione di mV al minuto). Talvolta è anche possibile interrompere la misurazione del buffer dopo un intervallo di tempo fisso. Tuttavia, ciò richiede tempo sufficiente affinché l'elettrodo raggiunga un potenziale stabile, altrimenti ciò porterebbe ad una calibrazione distorta.
Sciacquare l'elettrodo con acqua deionizzata o distillata tra ciascuna soluzione tampone. Non asciugare mai l'elettrodo con un fazzoletto di carta, un tovagliolo di carta o un panno! Ciò può provocare cariche elettrostatiche sull'elettrodo o addirittura graffi sulla membrana di vetro. Entrambi porteranno a tempi di risposta più lunghi e, nel secondo caso, a danni irreversibili.
Cosa significa «slope» e «offset»?
Una volta terminata la calibrazione, lo strumento visualizza i risultati della calibrazione. I risultati della calibrazione sono solitamente costituiti da una slope (pendenza) e un offset value. Questi sono spiegati in seguito, insieme ai valori di pH accettabili per entrambi.
Qual è lo slope in una calibrazione di pH?
La pendenza di calibrazione è la correlazione lineare tra le letture in mV dei tamponi e i relativi valori di pH. Normalmente è espressa in % e si calcola dividendo la pendenza misurata della calibrazione per la pendenza teorica (pendenza di Nernst), che è pari a 59,16 mV per unità di pH a 25 °C.
Ciò viene fatto in modo che la pendenza possa essere corretta per eventuali differenze di temperatura tra la calibrazione e la misurazione (Figura 3).
Figure 3.
Different Nernst slopes (shown in red) compared to the ideal slope (in black).
Qual è l'offset in una calibrazione di pH?
L'offset,o pH(0), è il valore del pH misurato a 0 mV. Idealmente 0 mV corrispondono a un valore pH pari a 7. Tuttavia, raramente la realtà è ideale. A volte viene indicato anche il potenziale di offset (Uoff), che corrisponde al potenziale a pH 7.
Figure 4.
The offset and offset potential of a real calibration curve.
Quali sono i valori di calibrazione del pH accettabili per la pendenza e l'offset?
Dopo la calibrazione, controllare sempre la pendenza e il pH(0). La pendenza dovrebbe essere compresa tra 95 e 103% e il pH(0) dovrebbe essere compreso tra pH 6,8 e 7,2 (Uoff entro ± 15 mV).
Per ottenere maggiori informazioni sul tuo elettrodo pH: esegui un test dell'elettrodo pH implementato in alcuni dei nostri strumenti oppure esegui un test secondo il Bollettino applicativo AB-188.
AB-188: tecniche di misura del pH
Un pH(0) fuori range può essere causato da un elettrolita contaminato o indica che la sonda pH potrebbe necessitare di una pulizia generale. Se il pH(0) non rientra nell'intervallo consigliato dopo la pulizia e il successivo ricondizionamento, è giunto il momento di sostituire l'elettrodo.
Video: Manutenzione degli elettrodi
Se la pendenza è inferiore al 95%, ciò potrebbe essere dovuto a soluzioni tampone scadute o contaminate. Pertanto, utilizzare sempre tamponi freschi. Tuttavia, anche gli elettrodi vecchi e lenti possono presentare pendenze fuori dai limiti.
Se la pendenza è ancora troppo bassa, anche con il tampone fresco, è giunto il momento di sostituire l'elettrodo.
Riassunto
- La calibrazione di un pHmetro garantisce che le letture del pH siano accurate.
- Seleziona la frequenza di calibrazione e i tipi di buffer in base ai tuoi campioni.
- Utilizzare sempre tamponi freschi, di alta qualità e certificati. La tua calibrazione può essere buona quanto i tuoi tamponi.
- Configurare correttamente lo strumento e utilizzare una posizione fissa dell'elettrodo per la migliore riproducibilità.
- Determinare la temperatura per la calibrazione e le misurazioni successive. Inoltre, confrontare solo i valori di pH dei campioni misurati alla stessa temperatura.
- Dopo la calibrazione, verificare che i dati relativi alla pendenza e al pH(0) rientrino nei limiti ottimali.
Ulteriori informazioni
Vuoi saperne di più sulla misurazione del pH? Dai un'occhiata a queste risorse:
Blog post: Evitare gli errori più comuni nella misurazione del pH
Misure di pH dalla A alla Z
Questa monografia presenta la consolidata competenza di Metrohm nella misurazione pratica del pH, nella teoria e negli esempi pratici.
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