Как избежать самых распространенных ошибок при измерении pH

31 мая 2022 г.

Статья

Если вы читаете эту статью, я уверена, вы уже провели хотя бы одно pH измерение, ведь это один из самых важных параметров в аналитической химии. Вспоминая свою первую работу на потенциометрическом рН-метре и рН-электроде, я до сих пор помню это чувство...

Я была молода и совершенно не знала, как обращаться с прибором и электродом. Делала ли я все правильно? У меня было много вопросов.

Сейчас я стала гораздо увереннее! И я хочу поделиться с вами самыми распространенными "неопределенностями" и ошибками, с которыми я сталкиваюсь в своей повседневной работе при выполнении потенциометрических измерений pH. Я убеждена, что к концу статьи вы согласитесь со мной: в измерении pH нет ничего сложного. Я расскажу о следующих темах (нажмите на ссылку, чтобы перейти непосредственно к каждой теме):

Выбор электрода

Устранение неполадок начинается еще до того, как вы поместите электрод в образец. На рынке представлен широкий выбор электродов, и может быть довольно сложно определить, какой электрод лучше всего подходит для вашей методики. Существует множество различных типов диафрагм, а также материалов для стеклянных мембран:

Мы подготовили для вас флаер, чтобы помочь выбрать идеальный электрод. Также мы предоставили ценную информацию про обслуживание и хранение. Вы можете скачать документ на нескольких языках: английском, немецком, французском или испанском.

Flyer: Electrodes for pH measurements - Which electrode for which application?

Подготовка к измерению

Перед началом измерения проверьте электрод на наличие трещин или загрязнений. Откройте загрушку и убедитесь, что электролит может вытечь (в противном случае вы можете наблюдать нестабильные результаты), и проверьте уровень электролита.

Электролит всегда должен быть залит до отверстия, чтобы обеспечить отток от гидростатического давления. Если уровень образца выше уровня электролита внутри электрода, то образец попадет в систему сравнения. Это приведет к смещению эталонного потенциала и невоспроизводимым результатам.

https://metrohm.scene7.com/is/image/metrohm/electrode-immersion?ts=1653913939173&dpr=off

Убедитесь, что вы вставили электрод достаточно глубоко в образец. По крайней мере, стеклянная мембрана и диафрагма должны быть погружены, как показано в примере.

Калибровка: когда она необходима и что следует учитывать?

Калибровку необходимо проводить регулярно. В зависимости от количества измерений и матрицы образцов я рекомендую проводить калибровку не реже одного раза в неделю. При частом использовании или если образец загрязняет электрод, калибровку следует выполнять ежедневно или даже чаще. Конечно, вы всегда должны калибровать новый электрод, а также электрод после технического обслуживания или длительного хранения.

При калибровке обратите внимание на следующие детали:

Всегда используйте свежие (непросроченные) буферы – качество калибровки зависит от используемых буферов!
Выполните калибровку как минимум по 2 точкам.
рН вашего образца должен быть в пределах значения рН калибровочного буфера.
Всегда измеряйте температуру, так как значение pH зависит от температуры.
Большинство производителей уже включают в свои приборы шаблоны буферных таблиц. Убедитесь, что вы выбрали правильный.

Правильное хранение

Правильное хранение pH-электрода может значительно увеличить срок службы. Никогда не храните рН-электрод сухим! Стеклянная мембрана создает слой гидратации, необходимый для правильного измерения pH. Если вы храните электрод сухим, слой гидратации будет разрушен. Несмотря на то, что слой может быть восстановлен кондиционированием в деионизированной воде, электрод будет работать медленнее.

Для электродов, заполненных хлоридом калия (c(KCl) = 3 моль/л) в качестве эталонного электролита, мы разработали специальный раствор для хранения, который поддерживает высокое качество стеклянной мембраны без ухудшения характеристик диафрагмы.

Need a dedicated pH electrode storage solution? Find it here!

На приведенном выше рисунке показано, как быстро электрод реагирует на помещение его в образец после хранения. Вы можете четко заметить, что хранение электрода в специальном растворе способствует более быстрому времени отклика по сравнению с хранением в c(KCl) = 3 моль/л. Это означает еще большую производительность и меньшее ожидание.

Все электроды, которые заполнены эталонным электролитом, отличным от c(KCl) = 3 моль/л, хранятся в своем эталонном электролите.

Как очищать pH-электрод?

Между измерениями электрод необходимо хорошо промыть деионизированной водой. Если образец липкий или содержит протеины, используйте подходящий растворитель для удаления загрязнения. Время от времени важно очищать электрод с помощью комплекта pHit Kit, показанного ниже. В этот набор входит все необходимое для бережной и эффективной очистки электрода.

Need a «special treat» for your pH electrode? Try our pHit Kit!

Очень важно: никогда не протирайте электрод тканью! Как и с трением о поверхность воздушного шарика, вы заряжаете поверхность стеклянной мембраны. Накопленная электростатическая энергия повлияет на ваши измерения, которые станут значительно длиннее. Кроме того, вы можете поцарапать чувствительную поверхность стеклянной мембраны и разрушить ее.

Мешать или не мешать?

В зависимости от типа используемого электрода рекомендуется использоваться одну и ту же скорость перемешивания во время анализа. График ниже показывает почему:

Верхняя кривая показывает измерение с электродом, имеющим пришлифованную диафрагму, а нижняя кривая использует очень распространенный электрод с керамической диафрагмой.

Мало того, что верхний электрод показывает меньший шум, сигнал остается почти неизменным после выключения мешалки. Однако наблюдается значительное падение сигнала для керамической диафрагмы (внизу). Поэтому скорость перемешивания должна быть одинаковой для всех буферов и образцов, чтобы свести к минимуму такие эффекты.

Проверка качества рН-электродов

Чтобы понять, можно ли использовать ваш электрод, обычно достаточно проверить наклон и значение pH(0) после калибровки. Наклон должен быть в пределах 95–103%, тогда как pH(0) в пределах pH 6,8–7,2. Дополнительную информацию можно получить, если провести тест pH-электрода, реализованный в некоторых приборах Metrohm, или тест в соответствии с методикой Application Bulletin AB-188.

AB-188: pH measurement technique

Если электрод не соответствует техническим характеристикам, очистите его в соответствии с инструкциями и повторите проверку. Если электрод снова не пройдет проверку, придется его заменить.