Come posso usare i valori mV per il pH ai fini della risoluzione dei problemi?

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ID documento TE8285

Data pubblicazione

Data pubblicazione 06/06/2019
Domande
Come posso usare i valori mV per il pH ai fini della risoluzione dei problemi?
Sommario
Risoluzione dei problemi con i valori mV per il pH.
Risposta
Per determinare il pH, la sonda misura la differenza di potenziale in millivolt (mV) tra il campione e il riferimento misurato. Tale valore viene quindi utilizzato per calcolare il pH del campione tramite una curva di taratura.
Ulteriori informazioni sono disponibili negli articoli: Ci sono informazioni sulla teoria del pH?  e Come funziona la misurazione del pH con un elettrodo?

Se non è già visualizzata di default, è possibile visualizzare la misurazione dei mV non elaborata, che rispetto al valore del pH costituisce un'opzione migliore per la risoluzione dei problemi, perché il pH risente della temperatura e della taratura.

Servendosi dell'equazione di Nernst è possibile dimostrare che la pendenza teorica perfetta è -59,16 mV/pH e questo valore può essere utilizzato per calcolare la differenza di potenziale in mV prevista per diversi valori di pH noti sui tamponi.

Per i sistemi di riferimento Ag/AgCl (che sono quelli utilizzati da quasi tutti gli elettrodi Hach per pH), a un pH pari a 7 corrisponde una lettura di 0 mV. La lettura in mV prevista può essere quindi calcolata utilizzando la pendenza teorica. La differenza tra il pH 4 e il pH 7 è di 3 unità, pertanto è prevedibile una lettura di 177 mV (59 x 3). Applicando lo stesso ragionamento, per un tampone con pH 10 è prevedibile una lettura di -177 mV.

Gli elettrodi analogici che utilizzano sistemi di riferimento diversi da Ag/AgCl, funzionano in un altro modo. Ad esempio, gli elettrodi Red Rod delle sonde Radiometer utilizzano un sistema di riferimento costituito da una soluzione satura di KCl invece di un sistema di riferimento Ag/AgCl. Per questi elettrodi, al pH 7 è prevedibile una lettura di -26 mV, mentre il pH 4 genera una differenza di potenziale di 151 mV e il pH 10 di -203 mV. Gli elettrodi Red Rod IntelliCAL (che non sono analogici) durante la lettura mostrano invece lo stesso valore in mV che si otterrebbe utilizzando gli elettrodi Ag/AgCl.

La differenza di potenziale in mV presenta uno scostamento che tende ad aumentare nel tempo, con l'invecchiamento della sonda. Una tolleranza di ±30 mV è considerata accettabile per qualsiasi tampone con qualsiasi elettrodo. Questo è il principio utilizzato per la calibrazione con rilevamento automatico. Se, ad esempio, durante la calibrazione viene rilevata una differenza di potenziale da -30 mV a +30 mV, il misuratore determina che il tampone ha un pH pari a 7.

Se si registrano le misurazioni dei mV per tamponi con pH 4, 7 e 10, in seguito è possibile utilizzare tali informazioni per identificare vari problemi comuni con il pH. Di seguito sono riportati alcuni esempi.

Esempio 1: se un elettrodo Ag/AgCl risulta poco reattivo, ma è possibile tarare la sonda e si registrano i seguenti risultati in mV:
pH 4: 202 mV
pH 7: 23 mV
pH 10: -153 mV

Tutti e tre i campioni presentano uno scostamento di circa 25 mV, che rientra nella tolleranza accettabile di ±30 mV ma è vicina al limite massimo. Poiché tutte e tre le misurazioni presentano lo stesso scostamento, non c'è alcun problema di pendenza, pertanto i risultati sono precisi, anche se lenti. Questo indica in genere che la sonda sta arrivando alla fine della sua vita utile, ovvero viene utilizzata da più di 6 mesi se si tratta di una sonda non ricaricabile o da più di un anno se si tratta di una sonda ricaricabile. Se la sonda è ricaricabile, è possibile sostituire la soluzione di rabbocco per cercare di aumentarne la reattività (Come si sostituisce la soluzione di rabbocco in una sonda ricaricabile per pH? ). Se la sonda ha meno di 6 mesi e non è ricaricabile, probabilmente non è stata conservata correttamente o potrebbe necessitare di una sostituzione in garanzia. (Perché è importante utilizzare la soluzione di conservazione corretta per le sonde di pH? , Qual è la soluzione di conservazione (e riempimento) corretta per una sonda di pH IntelliCAL? Perché è così importante conservare correttamente soprattutto le sonde Intellical PHC101? ) La lentezza delle misurazioni può essere dovuta anche a diversi fattori, come contaminazione microbiologica del riferimento (dovuta a una pulizia inadeguata o poco frequente della sonda), soluzione di conservazione non sostituita regolarmente, sonda non conservata correttamente oppure sonda lasciata troppo a lungo nel campione.

Esempio 2: se non è possibile eseguire la taratura di un elettrodo Ag/AgCl e vengono rilevate le seguenti letture in mV:
pH 4: 222 mV
pH 7: 45 mV
pH 10: -133 mV

Il problema è simile a quello dell'esempio 1, ma più grave. In questo caso lo scostamento è di 45 mV, che è oltre la tolleranza, pertanto la calibrazione non va a buon fine. Le cause sono sempre quelle descritte nell'esempio 1. Se si continuasse a usare la sonda dell'esempio 1 ancora per qualche altro giorno, è probabile che si verificherebbero dei problemi di taratura. Se viene determinato che lo scostamento è dovuto a una manutenzione scorretta, in genere una conservazione inadeguata, è necessario acquistare una sonda sostitutiva anche se quella originale è ancora in garanzia. La garanzia copre solo i difetti di fabbricazione, non l'utilizzo inappropriato.

Esempio 3: se non è possibile eseguire la taratura di un elettrodo Ag/AgCl e vengono rilevate le seguenti letture in mV:
pH 4: 110 mV
pH 7: 5 mV
pH 10: -110 mV

In questo caso il tampone con pH 7 viene letto correttamente, perfettamente entro le specifiche, ma gli altri due presentano uno scostamento. Si può tuttavia osservare che gli scostamenti sono in direzioni opposte rispetto al pH 7. La lettura per il pH 4 presenta uno scostamento di -77 mV, mentre per il pH 10 lo scostamento è di +77 mV. Le cause sono le stesse dell'esempio 1, ovvero una conservazione inadeguata. In questo caso, la sonda è stata probabilmente conservata in un tampone con pH 7. Se il pH di un tampone viene letto correttamente, ma quelli degli altri tamponi presentano uno scostamento rispetto a quello corretto, significa che la sonda è stata conservata in tale tampone. Come nel caso degli altri esempi, se si determina che lo scostamento è dovuto a una manutenzione inadeguata, in genere una conservazione inadeguata, è necessario acquistare una sonda sostitutiva anche se quella originale è ancora in garanzia. La garanzia copre solo i difetti di fabbricazione, non l'utilizzo inappropriato.

Esempio 4: se non è possibile eseguire la calibrazione di un elettrodo Ag/AgCl e vengono rilevate le seguenti letture in mV:
pH 4: 192 mV
pH 7: 17 mV
pH 10: -142 mV

In questo esempio le letture per i tamponi con pH 4 e 7 sono entro la tolleranza con uno scostamento di circa 15 mV, mentre il tampone con pH 10 presenta uno scostamento di circa 35 mV, che è superiore alla tolleranza. Questo è probabilmente dovuto a un problema con il tampone di pH 10. Se due campioni presentano una lettura entro la tolleranza, ma il terzo no, in genere si tratta di un problema del tampone. Tale situazione è più comune per i tamponi di pH 10, che presentano una durata di conservazione inferiore a quella degli altri due (Che cos'è la durata di conservazione per i tamponi di pH liquidi? ). Se tutti i tamponi sono stati acquistati insieme (come avviene di solito), è spesso questa la causa del problema. Il sintomo può essere dovuto a tappi allentati, riutilizzo di tamponi vecchi (versati dal flacone in un giorno diverso) o tamponi contaminati. In questo esempio, il sintomo è costituito dall'impossibilità di riconoscere il tampone di pH 10. Tuttavia, questo problema potrebbe anche determinare un'alterazione della pendenza, se lo scostamento massimo rientra ancora nella tolleranza ma è comunque molto superiore agli altri due. In genere il problema può essere risolto semplicemente sostituendo i tamponi.

Esempio 5: se non è possibile eseguire la taratura di un elettrodo Ag/AgCl e vengono rilevate le seguenti letture in mV:
pH 4: 202 mV
pH 7: 10 mV
pH 10: -190 mV

In questo esempio i tre tamponi presentano uno scostamento che rientra nella tolleranza, ma hanno tutti uno scostamento diverso. In tale situazione la taratura non va a buon fine perché la pendenza è fuori dal range. Quando tamponi diversi presentano scostamenti diversi, la causa è attribuibile a un problema di pendenza. Più la pendenza è anomala (ossia più lontana dal valore teorico), minore sarà la precisione. Tale problema può essere dovuto a una sonda sporca, pertanto è consigliabile pulirla. (Come si puliscono gli elettrodi per pH e per conduttività?, Qual è la frequenza consigliata per la pulizia degli elettrodi per pH utilizzati in laboratorio?  ). Ciò può anche essere dovuto a una conservazione inappropriata della sonda, ad esempio all'interno del tampone di pH. In questo caso, il tampone in cui viene conservata la sonda presenta una lettura corretta, ma le letture degli altri tamponi presentano scostamenti nella direzione del valore del tampone di conservazione.

Esempio 6: se non è possibile eseguire la calibrazione di un elettrodo Ag/AgCl e vengono rilevate le seguenti letture in mV:
pH 4: 5 mV
pH 7: 0 mV
pH 10: 3 mV

Se il nastro di imballaggio è stato rimosso e il foro di rabbocco è aperto, nel caso di un elettrodo ricaricabile (Perché la sonda IntelliCAL è avvolta in un nastro di color arancione o ambra?<span style=""> </span>, Quando è possibile aprire o tappare il foro di rabbocco di un elettrodo ricaricabile? ), la sonda è fisicamente rotta e occorre acquistare una sonda sostitutiva, a meno che il dispositivo non sia stato ricevuto in tali condizioni. Vedere: Se una sonda di pH viene fisicamente danneggiata entro il periodo di garanzia, può essere sostituita in garanzia?

 

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