Amélioration de l’efficacité de la mesure du pH

Papier décisif. Indicateurs de pH. Titrages.

La mesure du pH sans la commodité des sondes de pH modernes est longue ou pas très précise. Bien sûr, les changements de couleur sur papier décisif peuvent être jolis et étrangement satisfaisants, mais la précision de mesure de l’ordre de 0,5 pH n’est tout simplement pas suffisamment sensible pour la recherche au 21e siècle. Les «titrages à grande échelle» sont simplement un oxymore.

Aujourd’hui, les scientifiques peuvent prendre tout le fonctionnement interne des pH Meters pour acquis et se concentrer sur les implications des mesures de pH plutôt que sur le temps et les efforts associés à la génération des mesures elles-mêmes. Cependant, les chercheurs qui font le travail depuis assez longtemps ont finalement rencontré des questions auxquelles ils se rendent compte qu’ils n’ont pas toujours les réponses.

Comment fonctionnent les mètres de pH?

Les mètres de pH ont un travail: mesurer le pH. Les colorants traditionnels de l’indicateur de mesure du pH font cela grâce à un changement de couleur visuelle qui se produit en réponse aux changements de pH. En revanche, les mètres de pH le font en mesurant la tension.

Le pH est simplement une mesure de la concentration d’ions hydrogène libres (H +) dans une solution à base d’eau ou aqueuse. Les compteurs de pH électroniques peuvent mesurer la concentration de H + dans une solution en mesurant le potentiel, ou la séparation de H + à travers une barrière de son PH en verre, comme tension.

L’une des caractéristiques spéciales des sondes de pH en verre est le verre lui-même: les capteurs de pH utilisent un verre spécial au lithium-silicate. Ce verre de pH du lithium-silicaté coûteux permet à H + de se lier de manière réversible aux deux côtés du verre, créant une séparation de charge entre une solution de référence à l’intérieur d’un capteur de pH et la solution d’échantillon mesurée (figure 1).

Figure 1. Séparation de H + à travers le verre de lithium d’une sonde de pH. https://elscolab.com/en-nl/blog/unbreakable-cip-resistant-ph-ph- electrode

Dans un capteur de pH au lithium-verre, l’intérieur du capteur de pH est rempli d’une solution de référence neutre (pH 7,0) de chlorure de potassium (KCL) avec une concentration constante de H +. La concentration de H + dans l’échantillon aqueux mesuré variera en fonction du pH de l’échantillon:

• Si la quantité de liaison H + au verre de capteur de pH des solutions d’échantillonnage égal La quantité de liaison H + sur le côté opposé du verre de la solution de référence, il y a Aucune différence de potentiel. La tension, ou différence de potentiel, mesurée par le mètre pH est de 0.

Figure 2. Adapté de: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=zjtqlce-wc8

• Si la quantité de liaison H + au verre de capteur de pH des solutions d’échantillonnage est différent de La quantité de liaison H + sur le côté opposé du verre de la solution de référence, il y a un différence de potentiel. La tension, ou différence de potentiel, mesurée par le pH-mètre est pas 0.

Figure 3. Adapté de: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=zjtqlce-wc8

Comment la mesure du pH est-elle calculée à partir de la tension?

Heureusement, la tension mesurée à partir du capteur de pH est linéairement proportionnelle au pH de la solution mesurée. En fait, à 25 ° C, une unité de pH est égale à un changement d’environ 57,14 mV. Tout cela remonte à l’équation de Nernst mais est plus simplement décrit comme:

C’est pourquoi l’étalonnage des mètres de pH est si important pendant une expérience et pourquoi au moins deux points de référence sont nécessaires, de préférence flanquant la plage de pH à mesurer. Selon la température des solutions, la pente de l’équation ou le changement de MV par unité de pH peut changer (figure 2).

Figure 4. Le changement de tension par rapport à la variation du pH (pente) varie en fonction de la température. https://www.phionics.com/2021/09/07/How-Temperature-Affects-ph-Measurements/

Les mètres de pH mesurent donc la différence de potentiel entre la solution de référence et la solution mesurée sous forme de tension et calculent le pH en fonction de l’équation ci-dessus. L’étalonnage du compteur affinera la pente de l’équation pour tenir compte de la variation due à la température.

Comment accélérer la mesure du pH?

Attendre que les lectures de pH mètres se stabilisent peuvent prendre du temps, en particulier à grande échelle. Bien que l’utilisation du verre de lithium plus mince puisse faciliter des mesures de pH plus rapides, cela augmente également la probabilité que le verre du capteur se casse.

L’une des meilleures façons dont les laboratoires peuvent améliorer l’efficacité de la mesure du pH est d’automatiser le processus. Hudson a créé l’un des rares pH automatisés sur le marché, Rapid_phpermettant aux laboratoires de déléguer des mesures de pH à une machine conçue spécifiquement pour le travail. Une fois qu’une course est définie et démarrée, la machine fonctionne entièrement de manière autonome, libérant du personnel de laboratoire pour démarrer la prochaine expérience ou analyser les résultats de la dernière exécution.

Bien que un grand nombre d’échantillons puissent être mesurés par les étudiants bénévoles ou autres membres du personnel de laboratoire, des mesures répétitives et longues sont des opportunités privilégiées pour introduire une variabilité des données, des inexactitudes et une mauvaise utilisation de l’équipement. Invariablement, un technicien ne sera interrompu que pour perdre la trace de l’échantillon qu’ils mesuraient ou pour laisser le capteur à sécher. L’automatisation de la mesure du pH élimine ces erreurs souvent coûteuses.

Pour en savoir plus sur le Rapid_Ph, cliquez ici ou Contactez un représentant Hudson. Pour en savoir plus sur la mesure du pH, consultez certaines questions de pH fréquemment posées ci-dessous.

FA (Ph) QS

Pourquoi les capteurs de pH ne peuvent-ils pas sécher?

• Les couches de gel se forment entre le verre de pH lithium-silicate et les solutions aqueuses. Cette couche est essentielle pour le mouvement efficace des ions entre le verre et la solution et pour une mesure de pH précise. Les jonctions de référence dans les capteurs de pH, qui ne sont pas discutées ici, doivent également rester hydratées. Si une électrode reste sèche pendant 24 à 48 heures, elle peut avoir un effet significatif sur la vitesse du capteur. Contactez le fabricant de votre sonde de pH-mètre pour vous renseigner sur la réhydratation si votre sonde s’est séchée.

Pourquoi le KCL est-il utilisé pour le stockage de pH et les solutions de référence?

• Les couches de gel se forment entre le verre de pH lithium-silicate et les solutions aqueuses. Cette couche est essentielle pour le mouvement efficace des ions entre le verre et la solution et pour une mesure de pH précise. Les jonctions de référence dans les capteurs de pH, qui ne sont pas discutées ici, doivent également rester hydratées. Si une électrode reste sèche pendant 24 à 48 heures, elle peut avoir un effet significatif sur la vitesse du capteur. Contactez le fabricant de votre sonde de pH-mètre pour vous renseigner sur la réhydratation si votre sonde s’est séchée.

Les capteurs de pH s’usent-ils?

• Oui. Au fil du temps, le verre lithium d’un capteur de pH s’use et n’est pas aussi sensible. Selon le testeur de pH numérique, les pentes d’étalonnage dans une plage spécifique indiquent que le capteur fonctionne correctement. Certains des meilleurs indicateurs que votre sonde peut être trop ancienne ou échoue constituent des valeurs de pH et des temps d’équilibre longs. La durée d’un capteur dure dépend de la marque, de la maintenance et de la quantité d’utilisation. Heureusement, la plupart des testeurs de pH proposent des capteurs de remplacement si le capteur de courant s’use ou se casse.

Comment maintenir mon dispositif de mesure de pH?

• Les capteurs de pH en verre sont contaminés à partir des matrices d’échantillons et doivent être nettoyés. Les fabricants recommandent généralement de ne pas essuyer les sondes de pH pour garder le verre hydraté et réduire la probabilité de dommages. Entre les échantillons, assurez-vous de rincer le capteur avec de l’eau désionisée. Des nettoyages plus approfondis peuvent nécessiter des solutions de nettoyage spécialisées, selon l’application. Contactez le fabricant de votre Reader PH pour plus d’informations.