pH-metro

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pH-metro
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La misura del pH.
Un po’ di teoria
La determinazione dell’acidità degli alimenti è
probabilmente il tipo di analisi più antico del mondo. Il
gusto è stato il primo “metodo” utilizzato.
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Il passaggio successivo, decisamente
più scientifico, è stato l’utilizzo di
elementi naturali indicatori che
cambiavano colore in funzione
dell’acidità o dalla basicità di un
ambiente.
Questi indicatori sono stati la base
per la successiva introduzione delle
cartine tornasole.
Attualmente, con l’ausilio di elettrodi
e pH-metri, è possibile quantificare
l’acidità o la basicità con assoluta
precisione.
Il termine pH
Fu Sörensen nel 1909 a coniare
questo termine che indica la misura
del grado di acidità o basicità di una
soluzione acquosa e che si definisce
come il logaritmo negativo della
concentrazione degli ioni H+.
pH = - log [H+]
� La percezione dell’acidità o della
basicità di una sostanza dipende dalla
� quantità di protoni (H+) che questa
sostanza possiede.
In altre parole, un’elevata concentrazione di protoni sta
ad indicare un pH molto acido mentre, al contrario, un pH
alcalino presenta una bassissima concentrazione di protoni.
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Oggigiorno la misura del pH non è importante solo
per l’analisi degli alimenti ma anche perché è diventata
praticamente indispensabile in qualsiasi tipo di settore
industriale.
Perché si misura il pH?
Grazie ad una buona misura del pH è possibile:
- realizzare prodotti di qualità.
- ottenere prodotti con caratteristiche definite e costanti.
- abbattere i costi di produzione.
- prevenire danni all’ambiente e alle persone.
- conformarsi alle normative legali.
- aumentare le nostre conoscenze su diversi materiali.
Come si misura il pH?
Per la misura del pH sono necessari un elettrodo di pH e
uno strumento, il pH-metro. Si raccomanda di utilizzare
un sensore di temperatura quando si analizzano campioni
a diverse temperature. Utilizzando anche un agitatore si
ottengono risultati con maggiore rapidità e precisione.
Negli ultimi anni questo tipo di analisi ha acquisito
un’importanza tale da rendere indispensabile
l’informatizzazione dei risultati ottenuti, e da qui la necessità
di collegare gli strumenti direttamente ad un PC in modo da
agevolare l’acquisizione e il trattamento dei dati.
Il sensore di pH, elettrodo in vetro
Si tratta di un elettrodo che genera un segnale elettrico
proporzionale al pH secondo la legge di Nernst. Di questo
segnale si prendono in considerazione vari aspetti:
Punto di zero: Valore di pH a cui l’elettrodo genera un
potenziale di 0 mV. Nella maggior parte degli elettrodi tale
valore si trova all’incirca a pH 7.
Potenziale di asimmetria: mV generati da un elettrodo
quando immerso in un tampone a pH 7. Generalmente
oscilla tra ± 20 mV.
Pendenza: Risposta dell’elettrodo espressa in mV per
unità di pH. La pendenza teorica di un elettrodo a 25ºC
è 59,16 mV / pH. In un elettrodo nuovo la pendenza si
avvicina al valore teorico.
Sensibilità: È l’espressione della pendenza dell’elettrodo
in termini relativi. Si ricava dividendo il valore effettivo
della pendenza per il valore teorico e si esprime in %.
Il potenziale di asimmetria e la pendenza variano nel
tempo e con l’uso dell’elettrodo, da qui la necessità di
calibrarlo periodicamente.
Calibrazione con tamponi
Consiste nella regolazione dei valori letti da un sistema di
misura del pH (strumento - elettrodo) secondo i valori di
alcune soluzioni tampone (standard).
In questo modo si compensano le deviazioni di potenziale
zero e della pendenza a cui l’elettrodo è soggetto con il
passare del tempo.
Frequenza di calibrazione
Dipende dalla precisione desiderata dall’utente e
dall’effetto che i campioni da misurare hanno sull’elettrodo.
Generalmente si raccomanda una calibrazione quotidiana,
ma è compito dell’utente, alla luce della sua personale
esperienza, stabilire il momento più opportuno.
Catalogo 2004 Laboratorio
1ª Edizione
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Agitazione e pH
L’utilizzo di un agitatore magnetico o a paletta migliora la
qualità delle misure, aumentandone la rapidità di risposta
e la riproducibilità.
La velocità di agitazione deve essere moderata e identica
per tamponi e campioni.
Compensazione automatica della temperatura
In una misura corretta del pH, è necessario che i risultati
vengano espressi sempre unitamente al valore della
temperatura a cui viene effettuata la lettura.
Esempio: la temperatura di una soluzione tampone a pH
7 è di 7,00 a 25ºC e di 6,97 a 50ºC.
Effetti della temperatura sulla misura del pH...
... sull’elettrodo
La pendenza dell’elettrodo varia a seconda della
temperatura in modo noto secondo la legge di Nernst.
a 100ºC, 74.04 mV / pH
mV
59,16
a 0ºC, 54.20 mV / pH
0
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pH
-54,20
-74,04
I pH-metri compensano automaticamente questo effetto con
la cosiddetta compensazione automatica della temperatura.
Per questo motivo è importante comunicare allo strumento
la temperatura del campione. Esistono varie possibilità:
• Collegare al pH-metro un sensore di temperatura, oltre
all’elettrodo.
• Utilizzare un elettrodo con sensore di temperatura
incorporato il cui vantaggio principale è la maggior
facilità di manipolazione. Con un solo sensore e un solo
cavo si trasmettono allo strumento i due segnali, pH e
temperatura.
• Immettere la temperatura manualmente.
Esistono applicazioni che non richiedono la misura
della temperatura o perché questa è costante o perché
viene accettata un’ampia tolleranza nel valore del pH,
ecc. In questi casi la temperatura del campione può
essere inserita manualmente utilizzando la tastiera dello
strumento.
... sulle soluzioni tampone
Ogni soluzione mostra un proprio comportamento
specifico nei confronti della temperatura.
Nei pH-metri CRISON la tabella dei valori di pH delle
soluzioni tampone a varie temperature è memorizzata nello
strumento stesso in modo da poter effettuare una corretta
calibrazione a qualsiasi temperatura.
Catalogo 2004 Laboratorio
1ª Edizione
Errore commesso nella misura del pH senza compensazione della temperatura con calibrazione eseguita a 25ºC
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a 25ºC, 59.16 mV / pH
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... su un determinato campione
Ogni prodotto varia diversamente il proprio pH a seconda
della temperatura e pertanto lo strumento non è in grado
di compensare questa variazione. Da qui la necessità di
esprimere sempre insieme i valori di pH e della temperatura a
cui è stata eseguita la misura.
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GLP (Good Laboratory Practice)
Prassi di laboratorio corrette nella misura del pH
Le raccomandazioni GLP hanno lo scopo di garantire la
qualità e la validità delle analisi eseguite nei laboratori.
I requisiti sono i seguenti:
- Autotest dello strumento.
- Autocompensazione della deriva analogica.
- Uso di una password per proteggere i programmi di
misura.
- Il valore della misura viene visualizzato solo una volta
raggiunto il punto di stabilità. Impossibilità di ottenere
una misura errata.
- Possibilità di stampare rapporti con relativa intestazione
che riporti la data e l’ora della misura o della
calibrazione.
- Agevole accesso alla programmazione dello strumento.
- Dati relativi a calibrazione; potenziale di asimmetria,
pendenza, data e ora.
- Messaggio di “Calibrazione scaduta”.
- Impossibilità di eseguire la calibrazione per la differenza
di temperatura tra i tamponi.
- Protocollo di calibrazione fisso oppure obbligatorio con
2 o 3 tamponi certificati che lo strumento è in grado di
riconoscere.
- Calibrazione e misura in condizioni identiche.
- Controllo della durata della misura e della velocità di
agitazione.
- Impossibilità di eseguire la misura in caso di calibrazione
errata.
I pH-metri GLP 21, 22 e PH-Burette 24 sono stati
appositamente progettati in conformità della normativa
DIN 19268 e soddisfano le specifiche riportate nelle GLP.
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