Elettrodi ionoselettivi: addizione standard e misurazione diretta – Parte 2

2 mag 2022

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Questo articolo è Parte 2 di una serie.

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La seconda parte di questa serie di blog si concentra sui diversi modi di eseguire una misurazione ionica potenziometrica con un elettrodo ionoselettivo (ISE). I due modi più comuni sono l'addizione standard e la misurazione diretta.

In passato, potresti aver dubitato di quale di questi due metodi di determinazione fosse più adatto per un campione. Per facilitare la risposta a questa domanda, introdurrò i due principi di misurazione e confronterò i loro vantaggi e svantaggi in questo articolo del blog. Inoltre, ci sono due utili liste di controllo fornite all'interno per garantire la migliore riproducibilità.

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Aggiunta standard
Misurazione direttame
Vantaggi e svantaggi: addizione standard vs misura diretta
Riassunto

Se vuoi conoscere i principi di base alla base della misurazione ionica, dai un'occhiata alla prima parte di questa serie.

Elettrodi ionoselettivi: consigli generali – Parte 1

Aggiunta standard

Durante un'aggiunta standard, i volumi definiti di una soluzione standard dello ione di interesse vengono aggiunti a un volume noto della soluzione campione in diversi incrementi. Dopo ogni aggiunta della soluzione standard, si misura il potenziale della soluzione. La concentrazione di ioni della soluzione campione originale può quindi essere calcolata dalla differenza tra il potenziale iniziale e il potenziale misurato dopo ogni aggiunta.

Un esempio illustrato di una tipica curva di addizione standard è riportato nella Figura 1. Qui la concentrazione iniziale del campione viene calcolata dalla differenza di potenziale misurata che dipende dall'incremento di volume aggiunto. Il primo punto di misura (in rosso) corrisponde al potenziale misurato della soluzione campione, mentre i successivi punti di misura (in verde) corrispondono al potenziale misurato dopo ogni aggiunta della soluzione standard.

2022/05/02_Ion_selective_electrodes_Standard_addition_and_direct_measurement_Part 2_2

Figure 1. Aggiunta standard. a) Rappresentazione schematica del segnale dato dopo ogni aggiunta standard; b) esempio di una tipica curva di addizione standard.

Tradizionalmente, durante il processo di aggiunta standard vengono aggiunti volumi fissi di una soluzione standard. Questa scelta viene spesso utilizzata durante il controllo qualità dei prodotti con una concentrazione di ingredienti definita per risparmiare tempo. I dispositivi moderni utilizzano una differenza di potenziale fissa e aggiungono volumi variabili di soluzione standard fino a raggiungere la differenza. Ciò è utile per prodotti con concentrazioni di ingredienti fluttuanti o incoerenti. La Tabella 1 confronta i due diversi tipi di addizione standard.

Step	Volume fisso	Differenza potenziale fissa
1	Aggiungere la soluzione campione nel becher.
2	Aggiungere ISA/TISAB.
3	Aggiungere volumi definiti di una soluzione standard utilizzando una buretta o una pipetta.	Aggiungere la soluzione standard fino a ottenere una differenza di potenziale definita utilizzando una buretta.
4	Misurare il potenziale dopo l'aggiunta.

Secondo la Tabella 2, la concentrazione standard (c_std) per diversi volumi di buretta (V_buret) deve essere scelta in funzione della concentrazione del campione (c_smpl) per garantire l'esecuzione più accurata dell'aggiunta standard. Pertanto deve essere considerata qualsiasi diluizione del campione (ad es. diluizione con TISAB).

V_buret in mL	c_std : c_smpl
5	40 : 1
10	20 : 1
20	10 : 1
50	5 : 1

Si consiglia di utilizzare una differenza di potenziale fissa per l'aggiunta standard in quanto è meno soggetta a errori e fornisce risultati più affidabili. I moderni dispositivi Metrohm come il titolatore OMNIS può eseguire questi metodi di aggiunta automaticamente. Basta premere un solo tasto e l'aggiunta della tua soluzione standard viene controllata automaticamente dal titolatore o dal misuratore di ioni. Lo stesso vale per la valutazione poiché il calcolo del risultato viene eseguito in modo iterativo dal dispositivo stesso

È abbastanza facile, vero? Questa soluzione riduce l'errore umano e fa risparmiare tempo per le attività di laboratorio più importanti.

Checklist: aggiunta standard

Avere risultati riproducibili è importante per tutti coloro che lavorano in laboratorio. Per ottenere risultati ottimali, abbiamo preparato questa checklist per te. Puoi rispondere a tutte queste domande con SÌ?

Si / No	Prima della misurazione:
( )	ISE/TISAB fresco viene aggiunto alla mia soluzione campione.
( )	Il numero delle mie aggiunte è almeno quattro.
( )	Il volume aggiunto non supera il 25% del volume del campione. Quindi, non c'è il rischio di un errore di diluizione.
( )	La mia differenza di potenziale definita è di almeno 12 mV per aggiunta.
( )	Non c'è differenza di temperatura tra la mia soluzione standard e quella campione.

Si / No	Durante/dopo la misurazione:
( )	Il volume totale del mio standard aggiunto si trova nella regione tra il 10 e il 90% del volume della buretta.
( )	La mia soluzione viene agitata aggiungendo lo standard.
( )	Non ci sono bolle d'aria nel tubo e l'unità di dosaggio è a tenuta.
( )	La mia misurazione del potenziale raggiunge un potenziale stabile tra le addizioni.
( )	La mia pendenza ottenuta è accettabile.

Misurazione diretta

Quando si esegue una misurazione diretta, l'elettrodo ionoselettivo viene calibrato con soluzioni standard dello ione da misurare. Questo viene fatto prima della misurazione ionica stessa, in modo simile alla calibrazione di un elettrodo di vetro per pH. La calibrazione può quindi essere utilizzata per diverse serie di determinazione.

Consulta il nostro precedente articolo del blog per ulteriori informazioni sulla calibrazione del pH.

FAQ: Tutto sulla calibrazione del pH

Quando si esegue una misurazione ionica con il metodo di determinazione diretta, è necessario considerare i tre punti seguenti:

Composizione degli standard di calibrazione
In generale, le soluzioni standard devono avere lo stesso sfondo ionico della soluzione campione. Pertanto, gli standard di calibrazione dovrebbero consistere in una particolare concentrazione dello ione di misura e nella stessa proporzione di acqua deionizzata rispetto a ISA/TISAB che viene utilizzata successivamente nella determinazione stessa. Se il campione ha uno sfondo ionico elevato, si consiglia di emularlo nella soluzione standard. Ad esempio, per misurare il fluoro nel sale da cucina fluorurato, si consiglia di aggiungere cloruro di sodio altamente puro alle soluzioni standard per simulare il campione.
Intervallo di concentrazione degli standard di calibrazione
La concentrazione di ioni prevista nel campione dovrebbe trovarsi da qualche parte nel mezzo dell'intervallo di concentrazione delle soluzioni standard (Figura 2). Pertanto, le concentrazioni degli standard di calibrazione dovrebbero essere scelte in modo tale da coprire (tra parentesi) la concentrazione prevista dello ione misurato nel campione.
Ordine degli standard di calibrazione
Per ridurre l'influenza del carryover, le soluzioni standard devono essere misurate dalla concentrazione più bassa a quella più alta.

Checklist: Misurazione diretta

Si / No	Prima della misurazione:
( )	La quantità di ISA/TISAB fresco è la stessa per tutti i miei standard e per la mia soluzione di misurazione.
( )	Ho utilizzato lo stesso rapporto tra ISA/TISAB e campione/standard più acqua per le misurazioni standard e campione.
( )	L'intervallo di calibrazione copre sufficientemente il mio intervallo di concentrazione del campione.
( )	Il mio campione e gli standard di calibrazione vengono misurati in condizioni identiche.
( )	La composizione della matrice è emulata nel miglior modo possibile nei miei standard di calibrazione.

Si / No	Durante/dopo la misurazione:
( )	Ho adeguatamente condizionato il mio elettrodo tra le misurazioni.
( )	Ho misurato i miei standard nell'ordine corretto/definito.
( )	La pendenza della mia calibrazione è accettabile.

Vantaggi e svantaggi: addizione standard vs misura diretta

Entrambi i metodi di determinazione discussi qui presentano vantaggi e svantaggi. Per aiutarti a decidere quale metodo di determinazione scegliere, i pro e i contro sono elencati nella Tabella 3.

	Aggiunta standard	Misurazione diretta
Vantaggi	Matrice indipendente Nessuna calibrazione necessaria È necessario un solo standard Quasi nessuna interazione dell'utente necessaria L'elettrodo viene testato ad ogni misurazione	Misurazione rapida (parametri determinati rapidamente, in media in circa 60 secondi di tempo di misurazione) Buona riproducibilità, anche a bassi range di concentrazione
Svantaggi	Possibilità di scarsa riproducibilità in intervalli di concentrazione inferiori Tempi di determinazione più lunghi (parametri determinati entro circa 300 secondi dal tempo di misurazione)	È necessario preparare una serie di standard per la calibrazione Matrice dipendente La modifica delle proprietà dell'elettrodo è visibile solo durante la calibrazione