Mesaj

O bandă de testare se scufundă scurt, își schimbă culoarea și oferă un rezultat în câteva secunde. Sună simplu. Cu toate acestea, această metodă nu este potrivită pentru orice sarcină. Cine vrea doar să știe dacă o soluție de curățare este acidă sau alcalină, are nevoie de o precizie de măsurare diferită față de un laborator care trebuie să documenteze pH-ul unei probe sau să controleze un proces.

Printre opțiuni se numără benzi de testare pH, hârtii indicatoare, indicatori lichizi acido-bazici și pH-metre electronice. Fiecare metodă are propriul interval de măsurare, surse tipice de erori și domenii de aplicare adecvate.

Acest ghid vă ajută să alegeți metoda potrivită și să determinați valorile pH-ului mai fiabil.

Ce indică valoarea pH-ului?

Valoarea pH-ului descrie dacă o soluție apoasă reacționează acid, neutru sau alcalin.

Simplificat, se aplică:

• O valoare pH sub 7 indică o soluție acidă.
• O valoare pH de aproximativ 7 este considerată neutră la temperatura camerei.
• O valoare pH peste 7 indică o soluție alcalină, respectiv bazică.

Cunoscuta scară de la 0 la 14 este un reper practic pentru multe soluții apoase. Cu toate acestea, nu trebuie înțeleasă ca o limită rigidă. În anumite condiții, pot apărea și valori în afara acestui interval.

Valoarea pH-ului este logaritmică. O modificare de o unitate pH nu corespunde, așadar, unei mici modificări liniare. Între pH 3 și pH 4, de exemplu, există o diferență de zece ori în activitatea corespunzătoare a ionilor de hidrogen.

În tehnica practică de măsurare, valoarea pH-ului este determinată cu ajutorul unor proceduri calibrate și soluții tampon de referință. Physikalisch-Technische Bundesanstalt utilizează în acest scop soluții tampon primare conform unor proceduri de măsurare armonizate internațional.

Ce metode de măsurare a pH-ului există?

Metoda de măsurare potrivită depinde de cât de exact trebuie să fie rezultatul și în ce condiții se efectuează măsurarea.

Printre cele mai frecvente metode se numără:

Benzi de test pH

Acestea oferă, printr-o schimbare de culoare, un interval aproximativ de pH. Culoarea se compară cu o scară de referință imprimată.

Hârtie indicator universală

Acoperă de obicei un interval larg de pH și este potrivită pentru o orientare rapidă.

Hârtie indicator cu domeniu de măsurare îngust

Această hârtie acoperă doar un interval limitat de pH, dar poate permite o gradare mai fină în cadrul acestui interval.

Indicatori lichizi

Anumiți coloranți își schimbă culoarea într-un interval caracteristic de viraj. Aceștia sunt utilizați, printre altele, în reacții acid-bază și titrări.

pH-metre electronice

Un pH-metru măsoară potențialul electric al unui electrod și îl convertește într-o valoare pH. În practică, se folosesc frecvent electrozi de sticlă, care trebuie calibrați cu soluții tampon de referință înainte de măsurare.

Benzile de testare pH și hârtia indicator

Benzile de testare pH sunt printre cele mai simple metode pentru a determina valoarea aproximativă a pH-ului unei soluții.

Aplicarea este rapidă:

1. Se umezește scurt banda de testare cu proba.
2. Se scutură sau se lasă să se scurgă excesul de lichid.
3. Se așteaptă timpul de reacție prescris.
4. Se compară culoarea cu scara de referință.

Rezultatul este, de regulă, o estimare vizuală și nu o valoare de măsurare de înaltă precizie.

Avantaje ale benzilor de testare pH

• utilizare rapidă,
• nu este necesar un aparat de măsurare electronic,
• ușor de transportat,
• pregătire minimă,
• potrivite pentru măsurători individuale și controale orientative,
• nu este necesară calibrarea.

Dezavantaje ale benzilor de testare pH

• precizie limitată de citire,
• percepția subiectivă a culorii,
• evaluare dificilă în cazul probelor colorate sau tulburi,
• posibila influențare de către oxidanți puternici sau alte componente reactive,
• adesea doar gradații grosiere,
• dependent de depozitarea corectă și de termenul de valabilitate.

Hârtie indicator universală

Hârtia indicator universală acoperă un domeniu larg, de exemplu pH 1 la 14. Este utilă atunci când pH-ul așteptat nu este încă cunoscut.

Domeniul larg de măsurare are totuși un dezavantaj: treptele individuale de culoare sunt adesea relativ distanțate. Pentru o primă încadrare este suficient. Pentru un control precis al procesului, de obicei nu.

Hârtie indicator cu domeniu de măsurare îngust

Dacă valoarea aproximativă a pH-ului este deja cunoscută, un domeniu de măsurare restrâns poate fi avantajos.

O hârtie pentru, de exemplu, pH 4,0 până la 7,0 permite, de obicei, o citire mai fină în acest interval decât o hârtie universală de pH 1 la 14.

Procedura poate fi, așadar, în două etape:

1. Inițial, se determină domeniul aproximativ cu hârtie indicator universală.
2. Apoi se măsoară din nou cu o hârtie indicator cu gradații mai fine.

Indicatori lichizi de pH

Indicatorii lichizi sunt coloranți chimici a căror culoare se modifică în funcție de pH.

Exemple cunoscute sunt:

• Fenolftaleină,
• Metilorange,
• Metil roșu,
• Bromtimol albastru,
• Bromcresol verde,
• Lacmus,
• Timol albastru.

Fiecare indicator are un anumit interval de viraj. Prin urmare, nu indică uniform întregul domeniu de pH.

Exemplu: Fenolftaleină

Fenolftaleina este incoloră în mediu acid și slab neutru. În domeniul alcalin dezvoltă o colorație roz până la roz puternic.

Prin urmare, nu este potrivit pentru măsurarea exactă a unui pH oarecare. Mai degrabă arată dacă o soluție a atins intervalul caracteristic de viraj.

Exemplu: Metilorange

Metilorange își schimbă culoarea în domeniul acid. Este utilizat, printre altele, în anumite titrări acid-bazic.

Pentru ce sunt potriviți indicatorii lichizi?

• demonstrarea reacțiilor acid-bazic,
• titrări,
• controlul dacă s-a atins un punct de viraj definit,
• încadrare calitativă a unei soluții,
• Instruire și educație de laborator.

Unde sunt limitele?

Un singur indicator nu oferă de obicei o valoare exactă a pH-ului. El arată doar dacă proba se află în interiorul, sub sau deasupra intervalului său de viraj.

Chiar și culoarea proprie a probei poate îngreuna evaluarea. La lichide puternic colorate, tulburi sau fluorescente, schimbarea de culoare poate fi abia vizibilă.

pH-metru și electrod de sticlă

Un pH-metru electronic este metoda preferată atunci când este necesară o valoare numerică concretă.

Dispozitivul constă de obicei din:

• un aparat de măsură,
• un electrod de pH,
• deseori un senzor de temperatură,
• Soluții de calibrare, respectiv tampon.

Electrodul generează un potențial electric în funcție de activitatea ionilor de hidrogen din probă. Aparatul de măsură procesează acest semnal și afișează valoarea pH-ului calculată.

Avantajele unui pH-metru

• rezoluție mai mare decât la benzile de test,
• valoare măsurată numerică,
• mai potrivit pentru verificări repetate,
• rezultatele pot fi documentate și comparate,
• potrivit pentru monitorizarea proceselor și analize de laborator,
• în funcție de dispozitiv, compensare automată a temperaturii posibilă.

Dezavantajele unui pH-metru

• calibrare periodică necesară,
• electrodul necesită întreținere și depozitare adecvată,
• costuri de achiziție mai mari,
• sensibil la contaminare și uscare,
• nu orice electrod este potrivit pentru orice probă,
• Erori de măsurare posibile din cauza temperaturii incorecte sau a stabilizării insuficiente.

De ce trebuie calibrat un pH-metru?

Proprietățile unui electrod se modifică în timp. Depunerile, îmbătrânirea, depozitarea și temperatura pot influența rezultatul măsurării.

De aceea, dispozitivul este calibrat cu soluții tampon de pH cunoscut. PTB subliniază că pH-metrele comerciale trebuie calibrate în practică cu soluții tampon de referință.

Pentru multe aplicații se utilizează cel puțin o calibrare în două puncte. Se aleg doi tamponi între care se află valoarea măsurată așteptată.

Exemple:

• probă acidă: tampon pH 4 și pH 7,
• probă alcalină: tampon pH 7 și pH 10,
• probă necunoscută: măsurați mai întâi orientativ, apoi selectați puncte de calibrare adecvate.

Valorile concrete de calibrare depind de dispozitiv, de metodă și de precizia cerută.

Benzi de test sau pH-metru: comparația directă

Benzi de test pH

Rezultat: interval de pH aproximativ
Precizie: scăzută până la medie
Efort: foarte scăzut
Calibrare: nu este necesară
Costuri: scăzute
Potrivit pentru: orientare rapidă și controale simple

Hârtie indicator cu domeniu de măsurare îngust

Rezultat: interval de pH mai restrâns
Precizie: mai bună decât la hârtia universală largă, dar tot vizuală
Efort: scăzut
Calibrare: nu este necesară
Costuri: scăzute
Potrivit pentru: domenii de măsurare cunoscute și verificări comparative rapide

Indicator lichid

Rezultat: schimbare de culoare într-un interval specific
Precizie: dependentă de indicator și de probă
Efort: scăzut până la mediu
Calibrare: nu este necesară
Costuri: scăzute până la medii
Potrivit pentru: titrări, controlul reacțiilor și demonstrații

pH-metru

Rezultat: valoare măsurată numerică
Precizie: semnificativ mai mare la calibrare corectă
Efort: mediu
Calibrare: necesară periodic
Costuri: mai mari
Potrivit pentru: laborator, controlul calității, documentare și monitorizarea proceselor

Ce metodă este potrivită pentru ce aplicație?

Verificarea rapidă a unei soluții de curățare

Pentru clasificarea rapidă „acid, neutru sau alcalin”, de obicei este suficientă o hârtie de indicator universal.

Dacă se dorește controlul dacă soluția se află într-un interval țintă mai restrâns, este mai potrivită o hârtie indicator cu gradații corespunzătoare.

Controlul apei

Pentru un control orientativ, se poate utiliza hârtie indicator.

Cine dorește să documenteze periodic modificări, să recunoască diferențe mici sau să monitorizeze un proces, ar trebui să utilizeze un pH-metru calibrat. La măsurătorile profesionale în probe de apă, trebuie luate în considerare și prelevarea, temperatura, calibrarea și momentul măsurării.

Sol și substraturi

O bandă de testare nu trebuie apăsată direct pe sol uscat. De regulă, se prepară mai întâi, conform unei metode definite, o suspensie sau un extract.

Rezultatul depinde, printre altele, de:

• raportului dintre probă și lichid,
• lichidului utilizat,
• timpului de așteptare,
• omogenizării,
• temperaturii.

Cine dorește să compare valori măsurate, trebuie să utilizeze aceeași procedură la fiecare măsurare.

Titrări

Pentru o titrare acid-bază simplă, poate fi suficient un indicator de culoare potrivit. Este esențial ca intervalul său de viraj să corespundă cu intervalul de echivalență așteptat al reacției.

Pentru probe colorate, proceduri automatizate sau cerințe mai mari de precizie, o determinare potențiometrică cu electrod poate fi mai potrivită.

Controlul calității și producție

De îndată ce valorile pH-ului sunt documentate, comparate între loturi sau utilizate ca criteriu de eliberare, un pH-metru este, de regulă, alegerea mai bună.

În plus, ar trebui stabilite:

• Frecvența de calibrare,
• Soluții tampon permise,
• Temperatura de măsurare,
• Timpul de așteptare până la valoarea stabilă măsurată,
• Procedura de curățare,
• Documentație,
• Limite de acceptare.

Școală, instruire și demonstrație

Pentru reacții acido-bazice vizibile, indicatorii lichizi sunt deosebit de potriviți. Hârtia de indicator universal permite, de asemenea, o clasificare rapidă a mai multor probe.

Măsurarea corectă a pH-ului: pas cu pas

Procedura exactă depinde de metoda aleasă.

Măsurarea cu benzi de test pH

1. Selectați domeniul de măsurare corespunzător

Utilizați hârtie universală dacă domeniul pH-ului este necunoscut.

Dacă valoarea aproximativă este cunoscută, alegeți o hârtie cu un interval de măsurare mai restrâns.

2. Utilizați un vas de probă curat

Luați o cantitate mică din probă într-un vas curat. Astfel se evită contaminarea întregului produs de către banda de test.

3. Udați corect banda

Conform instrucțiunilor producătorului, banda:

• scufundat scurt,
• umedat cu o picătură,
• sau contactat cu o baghetă de sticlă curată.

Instrucțiunile de utilizare ale produsului respectiv au prioritate.

4. Respectați timpul de reacție

Nu citiți rezultatul imediat și nici după câteva minute. Timpul de așteptare corect este specificat în instrucțiunile produsului.

5. Comparați culoarea la lumină adecvată

Folosiți lumină cât mai neutră și puternică. Iluminatul colorat poate modifica percepția.

6. Documentați rezultatul ca interval

Un test de bandă adesea nu oferă o valoare unică exactă. Prin urmare, documentați, de exemplu, „pH aproximativ 6–7” în loc de „pH 6,4” dacă scala nu permite această precizie.

Măsurarea cu un pH-metru

1. Verificați electrodul

Verificați:

• Electrodul este curat?
• A fost depozitat corect?
• Este uscat?
• Există deteriorări vizibile?
• Există suficient electrolit, dacă modelul este reîncărcabil?

2. Pregătiți tampoane adecvate

Alegeți tampoane de calibrare care acoperă domeniul de măsurare așteptat.

Soluțiile tampon contaminate pot falsifica întreaga calibrare. De aceea, nu turnați tampoanele uzate înapoi în flaconul de stocare.

3. Calibrați dispozitivul

Clătiți electrodul între tampoane cu apă adecvată și ștergeți-l ușor. Frecarea puternică poate afecta electrostatic electrodul sau poate cauza deteriorări.

4. Luați în considerare temperatura

Tamponul și proba ar trebui măsurate la temperaturi comparabile. Temperatura influențează atât electrodul, cât și pH-ul real al soluției.

O publicație PTB indică faptul că calibrarea și măsurarea pH-ului ulterioară ar trebui efectuate la aceeași temperatură pentru a reduce abaterile datorate temperaturii.

5. Scufundați electrodul în probă

Suprafața sensibilă de măsurare trebuie să fie suficient acoperită. Electrodul nu trebuie să lovească fundul vasului.

6. Agitați proba cu atenție

Agitarea ușoară poate ajuta la obținerea unei valori uniforme. Agitarea prea puternică poate introduce aer sau poate modifica compoziția în cazul probelor sensibile.

7. Așteptați o valoare de măsurare stabilă

Nu citiți prima valoare afișată. Așteptați până când afișajul se stabilizează sau dispozitivul semnalizează un punct final stabil.

8. Curățați și depozitați corect electrodul

După măsurare, electrodul se clătește conform instrucțiunilor producătorului și se păstrează în soluția de stocare prevăzută.

Un electrod de sticlă clasic nu ar trebui să fie păstrat în mod obișnuit în apă distilată sau demineralizată, cu excepția cazului în care producătorul specifică altceva.

De ce temperatura și calibrarea sunt importante

Temperatura este adesea subestimată în măsurarea pH-ului.

Poate provoca două efecte diferite:

1. Comportamentul electric al electrodului se modifică.
2. Valoarea reală a pH-ului probei se poate modifica odată cu temperatura.

O compensare automată a temperaturii compensează în principal reacția electrodului dependentă de temperatură. Nu înseamnă automat că o valoare măsurată la 10 °C poate fi echivalată direct cu o valoare măsurată la 30 °C.

Tampoanele de referință au, prin urmare, valori nominale dependente de temperatură. Pentru o măsurare reproductibilă, tampoanele, proba și echipamentul ar trebui să fie suficient de termostatate. Măsurătorile de referință oficiale ale PTB sunt efectuate în intervale de temperatură definite.

Erori tipice în măsurarea pH-ului

Utilizarea unui domeniu de testare prea larg

Cine se așteaptă la o valoare în jurul pH-ului 6, poate obține doar o clasificare grosieră cu o hârtie de test de la pH 1 la 14.

Un domeniu de măsurare mai îngust oferă de obicei o scară de culori mai ușor de distins.

Măsurarea vizuală a probelor colorate

În cazul sucurilor închise la culoare, al soluțiilor colorate sau al suspensiilor tulburi, culoarea proprie poate acoperi indicatorul.

Un pH-metru poate fi mai potrivit aici, cu condiția ca electrodul să fie destinat probei.

Introducerea benzii de testare direct în recipientul de stocare

Astfel, substanțele indicatoare sau contaminanții pot pătrunde în produs.

Este mai bine să se preleveze o probă mică într-un recipient separat.

Utilizarea unui electrod murdar

Uleiurile, proteinele, sărurile sau depunerile solide pot prelungi timpul de reacție și pot deplasa rezultatul.

Curățarea trebuie să se potrivească tipului de contaminare și electrodului utilizat.

Nespălarea electrodului între probe

Reziduurile probei anterioare modifică următoarea măsurare. Acest lucru este deosebit de critic în cazul soluțiilor puternic acide, alcaline sau tamponate.

Calibrarea cu tampoane nepotrivite sau vechi

Tampoanele deschise, contaminate sau depozitate incorect își pot modifica valoarea nominală.

Respectați termenul de valabilitate, temperatura de depozitare și specificațiile producătorului.

Selectarea incorectă a punctelor de calibrare

Cine se așteaptă la o probă alcalină, dar calibrează exclusiv în domeniul acid, lucrează în afara domeniului acoperit în mod rezonabil.

Tampoanele ar trebui să includă, pe cât posibil, valoarea de măsurare așteptată.

Preluarea primei valori afișate

Electrozii au nevoie de timp pentru a se adapta la probă. La temperatură scăzută, conductivitate redusă sau electrod murdar, stabilizarea poate dura mai mult.

Indicarea rezultatelor de măsurare cu prea multe zecimale

O afișare de 7,00 nu înseamnă automat că întreaga procedură de măsurare atinge o precizie de ±0,01 pH.

La calitatea reală a măsurării aparțin și:

• Calibrarea,
• Starea electrodului,
• Calitatea tampoanelor,
• temperatura,
• Pregătirea probei,
• Reproductibilitatea.

Compararea directă a diferitelor metode de măsurare

O valoare de pe bandă de test și o valoare determinată instrumental pot diferi. Asta nu înseamnă automat că unul dintre rezultate este greșit. Ambele metode au rezoluție și surse de eroare diferite.

Siguranța în manipularea soluțiilor acide și alcaline

O valoare a pH-ului neutră sau doar ușor diferită nu înseamnă automat că o probă este inofensivă. Invers, periculozitatea unui produs nu poate fi dedusă doar din valoarea pH-ului.

Alți factori relevanți sunt:

• concentrația,
• compoziția chimică,
• acțiunea de oxidare,
• toxicitatea,
• temperatura,
• reactivitatea,
• cantitatea utilizată,
• posibila formare de vapori sau aerosoli.

Prin urmare, înainte de măsurarea produselor chimice, trebuie verificate eticheta și fișa cu date de securitate.

În funcție de probă, pot fi necesare:

• ochelari de protecție,
• mănuși de protecție adecvate,
• halat de laborator sau îmbrăcăminte de protecție,
• protecție facială,
• ventilație tehnică,
• vase de probă adecvate.

Soluțiile necunoscute nu trebuie gustate, inhalate direct sau neutralizate fără verificare.

Ajutor pentru alegerea metodei de măsurare potrivite

Alegeți hârtie indicator universală dacă:

• domeniul pH-ului aproximativ este necunoscut,
• o orientare rapidă este suficientă,
• nu este necesară o precizie ridicată,
• se măsoară doar ocazional.

Alegeți hârtie indicator cu domeniu îngust dacă:

• valoarea pH-ului așteptată este deja aproximativ cunoscută,
• doriți să distingeți mai bine într-un anumit domeniu,
• un control vizual rapid este suficient.

Alegeți un indicator lichid dacă:

• trebuie observat un anumit punct de echivalență chimic,
• se efectuează o titrare acido-bazică,
• schimbarea de culoare face parte dintr-o demonstrație sau control al reacției.

Alegeți un pH-metru dacă:

• este necesară o valoare numerică măsurată,
• rezultatele sunt documentate,
• modificările mici sunt relevante,
• se măsoară în mod regulat,
• loturile sau procesele sunt comparate între ele,
• culoarea proprie a probei îngreunează evaluarea vizuală.

Pentru multe sarcini este utilă o combinație: mai întâi se determină domeniul aproximativ cu hârtie de test. Apoi se efectuează măsurarea mai precisă cu un pH-metru calibrat corespunzător.

Nu contează care metodă este cea mai complicată din punct de vedere tehnic. Ceea ce contează este ce calitate a măsurării necesită sarcina concretă.

La ChemMarkt.de găsiți hârtii indicatoare, indicatori acido-bazici, soluții tampon și reactivi chimici pentru laborator, industrie, formare și aplicații tehnice.

Descoperiți produse pentru determinarea pH-ului și alegeți soluția potrivită pentru domeniul dumneavoastră de măsurare.