Pomiary pH w cieczach

Co to jest pH?

Skala pH – jest to skala kwasowości i zasadowości roztworów wodnych związków chemicznych. Skala ta opiera się na aktywności jonów hydroniowych [H3O+] w roztworach wodnych. Tradycyjnie pH definiuje się jako:

pH = -log₁₀[H₃O⁺]

czyli ujemny logarytm dziesiętny aktywności jonów hydroniowych wyrażonych w molach na decymetr sześcienny. Oznacza to, że większa zawartość jonów dodatnich H3O+ powoduje spadek pH, czyli roztwór ma odczyn kwasowy, natomiast mała zawartość jonów H3O+ oznacza wysoką wartość pH, mamy wtedy do czynienia z roztworem o odczynie zasadowym.

Skala pH posiada zakres od 0 do 14, zakres ten został zdefiniowany dla rozcieńczonych roztworów kwasów i zasad. W przypadku pomiarów pH w wysokich stężeniach kwasów i zasad można otrzymać wartości ujemne lub przekraczające wartość 14.

Co to jest kompensacja temperatury?

Przy pomiarach wskazania pH muszą być korygowane, ponieważ temperatura ma wpływ na otrzymany wynik. Większość pH-metrów kompensuje wskazanie za pomocą wbudowanej lub dodatkowej sondy temperatury, która musi być zanurzona w badanym medium.

Niezależnie od metody pomiaru temperatury pH-metr automatycznie skompensuje wynik do wartości odniesionej do 25°C. Podczas pomiarów najprostszymi testerami pH należy pamiętać aby pomiar dokonywać w temperaturze pokojowej jak najbliższej 25°C, w innym przypadku wskazanie może być obarczone dużym błędem.

Kiedy należy wykonać kalibrację?

Przed serią pomiarów lub nie później niż dobę od ostatniej kalibracji.

Ile buforu należy użyć do kalibracji?

Wystarcza taka ilość która przykryje koniec sondy i zapewni kontakt membrany sondy z buforem. Mając odpowiednie naczynie lub saszetkę zazwyczaj wystarczy ok. 20 ml.

Jak często przeprowadzać kalibrację pH-metru?

Kalibracje pH-metrów najlepiej przeprowadzać codziennie lub przed każdą serią pomiarów.

Błędy podczas kalibracji mają wpływ na wszystkie pomiary do czasu następnej kalibracji.

Aby wyeliminować błędy w procesie kalibracji należy zastosować się do standardowej procedury kalibracji.

Jakie są podstawowe wymagania dotyczące kalibracji pH-metrów?

1. Należy wyczyścić elektrodę oraz aktywować membranę elektrody, (aby aktywować elektrodę należy moczyć ją w 3 molowym roztworze KCl przez 24 godziny, wykonuje się to tylko jeżeli pH-metr miał długą przerwę w pracy, a sonda jest sucha),
   
   
2. Należy korzystać z czystych, niezanieczyszczonych buforów pH,
   
   
3. W trakcie kalibracji należy uważać aby dobrze spłukiwać resztki buforu z sondy przed włożeniem w kolejny bufor,
   
   
4. W każdym punkcie trzeba odczekać aby sonda osiągnęła stabilny pomiar pH,
   
   
5. Należy upewnić się aby kalibracja przebiegała z włączoną kompensacją temperatury.

Jakie są najczęstsze błędy podczas kalibracji?

1. Używanie starych lub zanieczyszczonych buforów,
   
   
2. Nieprawidłowa kolejność zastosowanych buforów (w przypadkach kiedy pH-metr wymaga określonej kolejności),
   
   
3. Zbyt krótki okres zanurzenia elektrody w buforze, który nie pozwala na ustabilizowanie się pomiaru.

Zanieczyszczone bufory pH

Bufory mogą zostać zanieczyszczone podczas procedury kalibracji przez ponowne wykorzystywanie buforów w których była już przeprowadzana kalibracja. Aby tego uniknąć należy stosować jednorazowe saszetki z buforami lub bufory w specjalnych butelkach. Nie wprowadzać sondy do butelki lecz wzorcować w kolbie lub zlewce z której następnie wylewa się użyty bufor.

pH-metry z funkcją CalCheck są w stanie rozpoznać w trakcie kalibracji czy bufor jest zanieczyszczony.

W ilu punktach należy wykonać kalibrację pH-metru i jak je dobrać?

Kalibracja pH-metru jest zazwyczaj wykonywana w 2 punktach: pH 7 oraz pH 4 lub pH 10. Zakłada się, że krzywa charakterystyki elektrody jest prosta w zakresie od pH 3 do 10.

Aby otrzymywać jak najdokładniejsze pomiary trzeba dobrać punkty kalibracji najbliższe spodziewanych wyników podczas codziennej pracy. Wiele pH-metrów umożliwia kalibrację w większej ilości punktów np 3 lub 5, oraz obsługę wielu standardowych buforów kalibracyjnych jak: 1,68; 3,00; 4,01; 6,86; 7,01; 9,18; 10,01 oraz 12,45 w celu zapewnienia dokładności w całej skali pH.

Mierniki pH automatycznie kompensują temperaturę wykrytych buforów, aby wyeliminować różnicę spowodowaną temperaturą buforu np Bufor pH 7,01 posiada tą wartość tylko w temperaturze 25°C. Tabele wartości pH buforów w zależności od temperatury są umieszczone na opakowaniu buforu.

GLP - Dobra Praktyka Laboratoryjna

W Polsce wprowadza ją Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 4 czerwca 2003 r. w sprawie kryteriów, które powinny spełniać jednostki organizacyjne wykonujące badania substancji i preparatów chemicznych, oraz kontroli spełnienia tych kryteriów (Dz. U. z 2003 r. Nr 116, poz. 1103).

Z definicji zamieszczonej w tym rozporządzeniu, Dobra Praktyka Laboratoryjna:

„ ...jest to system zapewnienia jakości badań, określający zasady organizacji jednostek badawczych wykonujących niekliniczne badania z zakresu bezpieczeństwa i zdrowia człowieka i środowiska, w szczególności badania substancji i preparatów chemicznych wymagane ustawą, i warunki, w jakich te badania są planowane, przeprowadzane i monitorowane, a ich wyniki są zapisywane, przechowywane i podawane w sprawozdaniu... ”

GLP ma za zadanie promowanie jakości i wiarygodności uzyskiwanych wyników badań od ich zaplanowania, po odpowiednie przechowywanie danych źródłowych i sprawozdań, tak aby było możliwe odtworzenie lub sprawdzenie toku badania.

Pomiar poza zakresem kalibracji - GLP

Dobra praktyka laboratoryjna zakłada, że zależnie od punktów w którym został skalibrowany pH-metr wynik pomiaru jest uznawany za prawidłowy lub nie. Jeżeli miernik podczas pomiaru pokazuje informacje "Out of calibration range" (poza zakresem kalibracji), użytkownik może wykorzystać ten wynik, ale musi wziąć pod uwagę możliwą zmniejszoną dokładność pomiaru.

Utrata ważności kalibracji

Jednym z założeń Dobrej Praktyki Laboratoryjnej (GLP) jest używanie przyrządu, który został uprzednio skalibrowany. Odpowiednio wykonane regularne kalibracje są podstawą poprawnych i powtarzalnych wyników. Jeżeli pomiar będzie wykonany po zbyt długim czasie od ostatniej kalibracji przyrząd zgodny z GLP wyświetli ostrzeżenie o nieważnej kalibracji przyrządu.