Messaggio

Una striscia reattiva viene immersa brevemente, cambia colore e fornisce un risultato in pochi secondi. Sembra semplice. Tuttavia, questo metodo non è adatto a ogni compito. Chi vuole solo sapere se una soluzione detergente è acida o alcalina ha bisogno di una precisione di misurazione diversa rispetto a un laboratorio che deve documentare il pH di un campione o controllare un processo.

Tra le opzioni disponibili ci sono strisce reattive per il pH, carte indicatrici, indicatori liquidi acido-base e pH-metri elettronici. Ogni metodo ha il proprio intervallo di misurazione, fonti tipiche di errore e aree di applicazione consigliate.

Questa guida ti aiuta a scegliere il metodo appropriato e a determinare i valori di pH in modo più affidabile.

Cosa indica il pH?

Il pH descrive se una soluzione acquosa reagisce come acida, neutra o alcalina.

In termini semplici:

• Un pH inferiore a 7 indica una soluzione acida.
• Un pH di circa 7 è considerato neutro a temperatura ambiente.
• Un pH superiore a 7 indica una soluzione alcalina o basica.

La nota scala da 0 a 14 è un orientamento pratico per molte soluzioni acquose. Tuttavia, non deve essere intesa come un limite rigido. In determinate condizioni, possono verificarsi anche valori al di fuori di questo intervallo.

Il pH ha una scala logaritmica. Una variazione di un'unità di pH non corrisponde quindi a un piccolo cambiamento lineare. Tra pH 3 e pH 4, ad esempio, c'è una differenza decupla nella corrispondente attività degli ioni idrogeno.

Nella tecnica di misurazione pratica, il pH viene determinato mediante procedure calibrate e soluzioni tampone di riferimento. L'Istituto Federale Tedesco di Fisica e Metrologia utilizza a tale scopo tamponi di riferimento primari secondo procedure di misurazione concordate a livello internazionale.

Quali metodi esistono per la misurazione del pH?

Il metodo di misurazione appropriato dipende da quanto preciso deve essere il risultato e in quali condizioni viene effettuata la misurazione.

I metodi più comuni includono:

Strisce reattive pH

Forniscono, attraverso un viraggio di colore, un intervallo approssimativo di pH. Il colore viene confrontato con una scala di confronto stampata.

Cartina indicatrice universale

Di solito copre un ampio intervallo di pH ed è adatto per un orientamento rapido.

Carta indicatrice con intervallo di misura ristretto

Questa carta copre solo un intervallo di pH limitato, ma all'interno di questo intervallo può consentire una gradazione più fine.

Indicatori liquidi

Alcuni coloranti cambiano colore all'interno di un intervallo di viraggio caratteristico. Vengono utilizzati, tra l'altro, in reazioni acido-base e titolazioni.

pH-metri elettronici

Un pH-metro misura il potenziale elettrico di un elettrodo e lo converte in un valore di pH. In pratica, vengono spesso utilizzati elettrodi in vetro, che devono essere calibrati prima della misurazione con soluzioni tampone di riferimento.

Strisce reattive per il pH e carta indicatrice

Le strisce reattive per il pH sono tra i metodi più semplici per determinare il valore approssimativo del pH di una soluzione.

L'applicazione è rapida:

1. Inumidire brevemente la striscia reattiva con il campione.
2. Scuotere via il liquido in eccesso o lasciarlo scolare.
3. Attendere il tempo di reazione prescritto.
4. Confrontare il colore con la scala di confronto.

Il risultato è di solito una valutazione visiva e non un valore di misurazione ad alta precisione.

Vantaggi delle strisce reattive per pH

• rapidamente utilizzabile,
• nessun dispositivo di misurazione elettronico richiesto,
• facile da trasportare,
• scarsa preparazione,
• adatto per misurazioni singole e controlli orientativi,
• nessuna calibrazione necessaria.

Svantaggi delle strisce reattive per pH

• precisione di lettura limitata,
• percezione soggettiva del colore,
• valutazione difficile per campioni colorati o torbidi,
• possibile influenza da forti ossidanti o altri componenti reattivi,
• spesso solo gradazioni grossolane,
• dipendente dalla corretta conservazione e dalla durata.

Cartina indicatrice universale

La cartina indicatrice universale copre un ampio intervallo, ad esempio pH 1-14. È utile quando il pH previsto non è ancora noto.

L'ampio intervallo di misurazione presenta però uno svantaggio: i singoli gradini di colore sono spesso relativamente distanti. Per una prima classificazione ciò è sufficiente. Per un controllo preciso del processo di solito no.

Carta indicatrice con intervallo di misura ristretto

Se il pH approssimativo è già noto, un intervallo di misurazione ristretto può essere vantaggioso.

Una cartina per esempio da pH 4,0 a 7,0 consente all'interno di questo intervallo una lettura solitamente più fine di una cartina universale da pH 1 a 14.

La procedura può quindi essere in due fasi:

1. Inizialmente determinare l'intervallo approssimativo con cartina indicatrice universale.
2. Successivamente misurare con una cartina indicatrice a gradazione più fine.

Indicatori di pH liquidi

Gli indicatori liquidi sono coloranti chimici il cui colore cambia in base al pH.

Esempi noti sono:

• Fenolftaleina,
• Metilarancio,
• Rosso metile,
• Blu di bromotimolo,
• Verde di bromocresolo,
• Tornasole,
• Blu di timolo.

Ogni indicatore ha un determinato intervallo di viraggio. Pertanto non indica l'intera gamma di pH in modo uniforme.

Esempio: fenolftaleina

La fenolftaleina è incolore in ambiente acido e debolmente neutro. In ambiente alcalino sviluppa una colorazione rosa fino a rosa intenso.

Non è quindi adatto per la misurazione precisa di un pH qualsiasi. Mostra piuttosto se una soluzione ha raggiunto il caratteristico intervallo di viraggio.

Esempio: metilarancio

Il metilarancio cambia colore in ambiente acido. Viene utilizzato tra l'altro in alcune titolazioni acido-base.

A cosa servono gli indicatori liquidi?

• dimostrazione di reazioni acido-base,
• titolazioni,
• controllo se è stato raggiunto un punto di viraggio definito,
• classificazione qualitativa di una soluzione,
• Formazione e istruzione di laboratorio.

Dove sono i limiti?

Un singolo indicatore normalmente non fornisce un valore esatto del pH. Mostra solo se il campione si trova all'interno, al di sotto o al di sopra del suo intervallo di viraggio.

Anche il colore proprio del campione può complicare la valutazione. In liquidi fortemente colorati, torbidi o fluorescenti, il viraggio di colore potrebbe essere difficilmente riconoscibile.

pH-metro ed elettrodo di vetro

Un pH-metro elettronico è il metodo preferito quando è necessario un valore numerico specifico.

Lo strumento è solitamente composto da:

• un misuratore,
• un elettrodo pH,
• spesso un sensore di temperatura,
• Soluzioni di calibrazione o tampone.

L'elettrodo genera un potenziale elettrico in base all'attività degli ioni idrogeno del campione. Lo strumento di misura elabora questo segnale e visualizza il valore di pH calcolato.

Vantaggi di un pH-metro

• risoluzione maggiore rispetto alle strisce reattive,
• valore di misura numerico,
• più adatto per controlli ripetuti,
• i risultati possono essere documentati e confrontati,
• adatto per monitoraggio di processo e analisi di laboratorio,
• a seconda dello strumento, possibile compensazione automatica della temperatura.

Svantaggi di un pH-metro

• calibrazione regolare necessaria,
• l'elettrodo richiede cura e conservazione adeguata,
• costi di acquisto più elevati,
• sensibile a contaminazione e essiccamento,
• non ogni elettrodo è adatto per ogni campione,
• Possibili errori di misura dovuti a temperatura errata o stabilizzazione insufficiente.

Perché un pH-metro deve essere calibrato?

Le proprietà di un elettrodo cambiano nel tempo. Depositi, invecchiamento, conservazione e temperatura possono influenzare il risultato della misura.

Pertanto lo strumento viene calibrato con soluzioni tampone di pH noti. La PTB sottolinea che i pH-metri commerciali devono essere calibrati nella pratica con soluzioni tampone di riferimento.

Per molte applicazioni viene utilizzata almeno una calibrazione a due punti. Vengono scelti due tamponi tra cui si trova il valore di misura previsto.

Esempi:

• Campione acido: tampone pH 4 e pH 7,
• Campione alcalino: tampone pH 7 e pH 10,
• Campione sconosciuto: misurare prima orientativamente e poi selezionare punti di calibrazione adatti.

I valori di calibrazione concreti dipendono dallo strumento, dal metodo e dalla precisione richiesta.

Strisce reattive o pH-metro: il confronto diretto

Strisce reattive pH

Risultato: intervallo di pH approssimativo
Precisione: da bassa a media
Impegno: molto basso
Calibrazione: non necessaria
Costi: bassi
Adatto per: orientamento rapido e controlli semplici

Carta indicatrice con intervallo di misura ristretto

Risultato: intervallo di pH più ristretto
Precisione: migliore rispetto alla carta universale, ma ancora visiva
Impegno: basso
Calibrazione: non necessaria
Costi: bassi
Adatto per: intervalli di misura noti e controlli rapidi di confronto

Indicatore liquido

Risultato: viraggio di colore entro un intervallo specifico
Precisione: dipende dall'indicatore e dal campione
Impegno: da basso a medio
Calibrazione: non necessaria
Costi: da bassi a medi
Adatto per: Titolazioni, controllo delle reazioni e dimostrazioni

pH-metro

Risultato: valore di misura numerico
Precisione: significativamente più elevata con calibrazione corretta
Impegno: medio
Calibrazione: richiesta regolarmente
Costi: più elevati
Adatto per: Laboratorio, controllo qualità, documentazione e monitoraggio dei processi

Quale metodo è adatto per quale applicazione?

Verifica rapida di una soluzione detergente

Per una rapida classificazione in 'acido, neutro o alcalino' di solito è sufficiente una carta indicatrice universale.

Se si desidera controllare se la soluzione rientra in un intervallo obiettivo più ristretto, è più appropriata una carta indicatrice con gradazione corrispondente.

Controllo dell'acqua

Per un controllo orientativo è possibile utilizzare carta indicatrice.

Chi desidera documentare regolarmente i cambiamenti, riconoscere piccole differenze o monitorare un processo, dovrebbe utilizzare un pH-metro calibrato. Per misurazioni professionali su campioni d'acqua, devono essere considerati anche il campionamento, la temperatura, la calibrazione e il momento della misura.

Terreni e substrati

Una striscia reattiva non deve essere semplicemente premuta direttamente su terreno asciutto. Di solito, si prepara prima una sospensione o un estratto secondo un metodo definito.

Il risultato dipende, tra l'altro, da:

• del rapporto tra campione e liquido,
• del liquido utilizzato,
• del tempo di attesa,
• dell'omogeneizzazione,
• della temperatura.

Chi desidera confrontare i valori di misura deve utilizzare la stessa procedura per ogni misurazione.

Titolazioni

Per una semplice titolazione acido-base può essere sufficiente un indicatore colorato appropriato. È fondamentale che il suo intervallo di viraggio corrisponda all'intervallo di equivalenza previsto della reazione.

Per campioni colorati, procedure automatizzate o requisiti di precisione più elevati, una determinazione potenziometrica con elettrodo può essere più adatta.

Controllo qualità e produzione

Non appena i valori di pH vengono documentati, confrontati tra lotti o utilizzati come criterio di rilascio, un pH-metro è di solito la scelta migliore.

Inoltre, dovrebbero essere stabiliti:

• Frequenza di calibrazione,
• Soluzioni tampone consentite,
• Temperatura di misura,
• Tempo di attesa fino al valore di misura stabile,
• Procedura di pulizia,
• Documentazione,
• Limiti di accettazione.

Scuola, formazione e dimostrazione

Per le reazioni acido-base visibili, gli indicatori liquidi sono particolarmente adatti. La carta indicatrice universale consente inoltre una rapida classificazione di più campioni.

Misurare correttamente il pH: passo dopo passo

La procedura esatta dipende dal metodo scelto.

Misurazione con strisce reattive per pH

1. Selezionare l'intervallo di misura appropriato

Utilizzare carta universale se l'intervallo di pH è sconosciuto.

Se il valore approssimativo è noto, scegliere una carta con un intervallo di misura più ristretto.

2. Utilizzare un contenitore per campioni pulito

Prelevare una piccola quantità del campione in un contenitore pulito. Ciò evita che l'intero prodotto venga contaminato dalla striscia reattiva.

3. Inumidire correttamente la striscia

Secondo le indicazioni del produttore, la striscia viene:

• immerso brevemente,
• inumidito con una goccia,
• o contattato con una bacchetta di vetro pulita.

Le istruzioni per l'uso del rispettivo prodotto hanno la precedenza.

4. Rispettare il tempo di reazione

Non leggere il risultato immediatamente né dopo diversi minuti. Il tempo di attesa corretto è indicato nelle istruzioni del prodotto.

5. Confrontare il colore con una luce adatta

Utilizzare preferibilmente luce neutra e chiara. L'illuminazione colorata può alterare la percezione.

6. Documentare il risultato come intervallo

Una striscia reattiva spesso non fornisce un singolo valore esattamente garantito. Documentare quindi ad esempio 'pH circa 6–7' invece di 'pH 6,4' se la scala non consente questa precisione.

Misurazione con un pHmetro

1. Controllare l'elettrodo

Verificare:

• L'elettrodo è pulito?
• È stata conservata correttamente?
• È secca?
• Ci sono danni visibili?
• C'è abbastanza elettrolita, se il modello è ricaricabile?

2. Preparare tamponi adatti

Scegliere tamponi di calibrazione che coprano l'intervallo di misura previsto.

Soluzioni tampone contaminate possono falsare l'intera calibrazione. Non versare quindi i tamponi usati nel flacone di stoccaggio.

3. Calibrare lo strumento

Sciacquare l'elettrodo tra i tamponi con acqua adatta e tamponarlo delicatamente asciutto. Una forte sfregatura può influenzare elettrostaticamente o danneggiare l'elettrodo.

4. Considerare la temperatura

I tamponi e il campione dovrebbero essere misurati possibilmente a temperature simili. La temperatura influisce sia sull'elettrodo che sul valore effettivo del pH della soluzione.

Una pubblicazione PTB indica che la calibrazione e la successiva misurazione del pH dovrebbero avvenire alla stessa temperatura per ridurre le deviazioni dovute alla temperatura.

5. Immergere l'elettrodo nel campione

La superficie di misura sensibile deve essere sufficientemente coperta. L'elettrodo non deve urtare il fondo del recipiente.

6. Muovere delicatamente il campione

Una leggera agitazione può aiutare a ottenere un valore di misura uniforme. Un'agitazione eccessiva può introdurre aria o alterare la composizione di campioni sensibili.

7. Attendere un valore di misura stabile

Non leggere il primo valore visualizzato. Attendere che la visualizzazione si stabilizzi o che il dispositivo segnali un punto finale stabile.

8. Pulire e conservare correttamente l'elettrodo

Dopo la misurazione, l'elettrodo viene risciacquato secondo le indicazioni del produttore e conservato nella soluzione di stoccaggio prevista.

Un classico elettrodo a vetro non dovrebbe normalmente essere conservato permanentemente in acqua distillata o deionizzata, a meno che il produttore non disponga diversamente.

Perché temperatura e calibrazione sono importanti

La temperatura viene spesso sottovalutata nella misurazione del pH.

Può causare due diversi effetti:

1. Il comportamento elettrico dell'elettrodo cambia.
2. Il valore effettivo del pH del campione può variare con la temperatura.

Una compensazione automatica della temperatura compensa principalmente la reazione dell'elettrodo dipendente dalla temperatura. Non significa automaticamente che un valore misurato a 10 °C possa essere direttamente equiparato a un valore misurato a 30 °C.

I tamponi di riferimento possiedono quindi valori nominali dipendenti dalla temperatura. Per una misurazione riproducibile, tamponi, campione e strumento devono essere sufficientemente termostatati. Le misurazioni di riferimento ufficiali del PTB vengono eseguite in intervalli di temperatura definiti.

Errori tipici nella misurazione del pH

Utilizzare un intervallo di test troppo ampio

Chi si aspetta un valore intorno a pH 6, con una cartina indicatrice da pH 1 a 14 otterrà probabilmente solo una classificazione approssimativa.

Un intervallo di misura più ristretto fornisce solitamente una scala cromatica meglio distinguibile.

Misurare visivamente campioni colorati

Con succhi scuri, soluzioni colorate o sospensioni torbide, il colore proprio può coprire l'indicatore.

Un pH-metro può essere più indicato, purché l'elettrodo sia adatto al campione.

Immergere direttamente la striscia reattiva nel contenitore di stoccaggio

Ciò può introdurre sostanze indicatrici o contaminazioni nel prodotto.

È meglio prelevare un piccolo campione in un contenitore separato.

Utilizzare un elettrodo sporco

Oli, proteine, sali o depositi solidi possono prolungare il tempo di risposta e spostare il risultato.

La pulizia deve essere adatta al tipo di contaminazione e all'elettrodo utilizzato.

Non sciacquare l'elettrodo tra i campioni

I residui del campione precedente alterano la misura successiva. Ciò è particolarmente critico per soluzioni fortemente acide, alcaline o tamponate.

Calibrare con tamponi inadeguati o vecchi

Tamponi aperti, contaminati o conservati in modo errato possono alterare il loro valore nominale.

Rispettare la data di scadenza, la temperatura di conservazione e le indicazioni del produttore.

Selezionare erroneamente i punti di calibrazione

Chi si aspetta un campione alcalino, ma calibra esclusivamente in campo acido, lavora al di fuori del range ragionevolmente coperto.

I tamponi dovrebbero comprendere il più possibile il valore di misura previsto.

Assumere il primo valore visualizzato

Gli elettrodi necessitano di tempo per adattarsi al campione. A bassa temperatura, bassa conducibilità o con elettrodo sporco, la stabilizzazione può richiedere più tempo.

Indicare risultati di misura con troppe cifre decimali

Una lettura di 7,00 non significa automaticamente che l'intera procedura di misurazione raggiunga una precisione di ±0,01 pH.

Alla qualità effettiva della misurazione appartengono anche:

• Calibrazione,
• Stato dell'elettrodo,
• Qualità dei tamponi,
• temperatura,
• Preparazione del campione,
• Ripetibilità.

Confrontare direttamente diversi metodi di misurazione

Un valore di striscia reattiva e un valore determinato strumentalmente possono differire tra loro. Ciò non significa automaticamente che uno dei risultati sia errato. Entrambi i metodi hanno risoluzione e fonti di errore diverse.

Sicurezza nella manipolazione di soluzioni acide e alcaline

Un pH neutro o solo leggermente diverso non significa automaticamente che un campione sia innocuo. Viceversa, la pericolosità di un prodotto non può essere dedotta solo dal pH.

Ulteriori fattori rilevanti sono:

• concentrazione,
• composizione chimica,
• azione ossidante,
• tossicità,
• temperatura,
• reattività,
• quantità utilizzata,
• possibile formazione di vapore o aerosol.

Prima della misurazione di prodotti chimici, è quindi opportuno controllare l'etichetta e la scheda di dati di sicurezza.

A seconda del campione possono essere necessari:

• occhiali protettivi,
• guanti protettivi adatti,
• camice da laboratorio o indumenti protettivi,
• protezione del viso,
• ventilazione tecnica,
• contenitori per campioni adatti.

Le soluzioni sconosciute non devono essere assaggiate, inalate direttamente o neutralizzate senza verifica.

Aiuto alla decisione per il metodo di misurazione appropriato

Scegli cartina indicatrice universale, se:

• l'intervallo di pH approssimativo è sconosciuto,
• è sufficiente un rapido orientamento,
• non è richiesta un'elevata precisione,
• si misura solo occasionalmente.

Scegli cartina indicatrice a intervallo stretto, se:

• il pH previsto è già approssimativamente noto,
• desideri distinguere meglio all'interno di un determinato intervallo,
• è sufficiente un rapido controllo visivo.

Scegli un indicatore liquido, se:

• si desidera osservare un determinato punto di viraggio chimico,
• viene eseguita una titolazione acido-base,
• il viraggio di colore fa parte di una dimostrazione o di un controllo di reazione.

Scegli un pHmetro, se:

• è necessario un valore di misura numerico,
• i risultati vengono documentati,
• piccole variazioni sono rilevanti,
• viene misurato regolarmente,
• lotti o processi vengono confrontati tra loro,
• il colore proprio del campione rende difficile una valutazione visiva.

Per molti compiti è utile una combinazione: prima si determina l'intervallo approssimativo con la cartina di test. Successivamente si esegue la misurazione più precisa con un pHmetro adeguatamente calibrato.

Ciò che conta non è quale metodo sia tecnicamente più complesso. Ciò che conta è quale qualità di misurazione richiede il compito specifico.

Su ChemMarkt.de trovi carte indicatrici, indicatori acido-base, soluzioni tampone e reagenti chimici per laboratorio, azienda, formazione e applicazioni tecniche.

Scopri i prodotti per la determinazione del pH e scegli la soluzione adatta al tuo intervallo di misura.