¿Está cometiendo errores en la medición de pH?

La técnica apropiada de medición de pH es un asunto que resulta un poco confuso para algunos de nuestros usuarios. Preguntas como "¿con qué frecuencia debo calibrar?," y "¿con qué frecuencia debo sustituir el electrodo?" son comunes para cualquier persona que comienza un proceso de medición de pH.

El equipo de soporte de Hanna ha observado buenas (y malas) prácticas de medición de pH a lo largo de 38 años de experiencia.

Hemos compilado una lista de los 10 principales errores en la medición del pH, así como consejos sobre qué hacer cuando se están cometiendo.

El almacenamiento inadecuado del electrodo es algo que vemos en algunas ocasiones. De vez en cuando encontramos que los electrodos se almacenan en seco. Típicamente, la razón de que esta práctica sea incorrecta, es que el almacenamiento en seco mantendrá el electrodo inerte y acorta el tiempo de vida útil.

Lo que sucede es que el electrodo se está secando, posiblemente de forma permanente si se almacena de esta manera por tiempo prolongado. El bulbo de un electrodo de pH se compone realmente de tres capas de vidrio discretas: una capa exterior de vidrio de gel hidratado, una capa intermedia seca, y una capa interior hidratada. La capa hidratada es responsable de proporcionar al electrodo la sensibilidad a los cambios en el pH.

El almacenamiento en seco, reduce considerablemente la sensibilidad de su electrodo.

Esto conduce a tiempos de respuesta lentos, y valores incorrectos. Afortunadamente, se puede "reactivar" un electrodo que se ha almacenado en seco en la mayoría de los casos, sumergiendo el bulbo y la unión en solución de almacenamiento de pH durante al menos una hora. Después de eso, es posible calibrar el electrodo y dejarlo funcionando adecuadamente.

Lo entendemos. Usted quiere asegurarse de que el bulbo del electrodo de pH este limpio para la siguiente medición, por lo que limpia a fondo su electrodo con una toalla de papel. Sin embargo, esto puede causar más problemas que un poco de residuo de la muestra.

Con el fin de entender el problema, es importante conocer cómo funciona el electrodo de pH.

El electrodo envía un voltaje al medidor que se genera a partir del pH de la muestra en la que se encuentre sumergido. Limpiar el vidrio de detección del electrodo de pH puede producir una carga estática (piense en el frotar un globo en la superficie y la carga estática que se acumula en él). La carga estática interfiere con la lectura de voltaje del electrodo. Cuando la lectura de voltaje es incorrecta, el valor de pH que interpreta el voltaje también. Es más, la capa de vidrio hidratada que has trabajado para que se desarrolle a través de un adecuado almacenamiento es interrumpida al limpiar el bulbo con una toalla de papel.

En lugar de limpiar el bulbo del electrodo, simplemente enjuague el electrodo con agua destilada o desionizada.

Si es necesario, puede limpiar el electrodo con una toalla de papel sin pelusa para eliminar el exceso de humedad, teniendo cuidado de no frotar la superficie del vidrio (por ejemplo Kimwipes®).

Almacenamiento en agua pura (como son desionizada, destilada o de ósmosis inversa) también es un error importante en el almacenamiento de electrodo de pH. Esto sucede más a menudo cuando un usuario se queda sin solución de almacenamiento, pero quiere mantener el electrodo hidratado. Esto hace que se presente un mayor problema.

En el agua desionizada prácticamente no hay iones. El electrodo de pH está lleno de iones, tanto en la solución de relleno como en la capa hidratada del vidrio de detección de pH. Por lo tanto, cuando un electrodo se sumerge en una solución que no contiene iones, los iones en el electrodo comienzan a moverse hacia la solución con la intención de establecer finalmente un equilibrio. Con la mayor parte de los iones fuera del electrodo debido a un almacenamiento repetido con agua desionizada, el electrodo se vuelve inoperable. El vidrio también se degrada mucho más rápidamente, dando lugar a una vida útil de los electrodos más corta.

Si alguna vez se encuentra con que un electrodo se almaceno en agua desionizada o destilada, retire inmediatamente el electrodo. Si el electrodo es rellenable, sustituya la solución de relleno con solución fresca. Una vez que se cambia la solución de relleno, almacene el electrodo en la solución de almacenamiento y calibre el electrodo.

Siempre es más adecuada la práctica de usar solución de almacenamiento. Si no tiene solución de almacenamiento disponible, puede como alternativa utilizar soluciones buffer de pH 4 o pH 7.

Hemos visto muchas aplicaciones interesantes desde que introdujimos en el mercado el pHep en la década de 1980. Con su lanzamiento, la medición del pH comenzó a utilizarse en diversas aplicaciones más allá del laboratorio con una variedad de muestras y sustancias que fueron objeto de medición, desde el suelo hasta el vino y muchas más.

Con tantas muestras diferentes, tiene sentido tener soluciones de limpieza desarrolladas específicamente para estas aplicaciones.

La limpieza es tan importante como la calibración en la obtención de mediciones precisas de pH. Esto se debe a depósitos que se forman en el bulbo. Por ejemplo, las grasas en aceites o alimentos pueden revestir el electrodo. Como resultado, lo que se mide son los depósitos y la muestra, en lugar de la muestra. Un tiempo de respuesta lento también puede observarse a partir de electrodos sucios. Inclusive puede registrar el valor cuando parece estable, pero en realidad está cambiando lentamente y no permite observar el valor "real". Esto puede ocurrir incluso si el electrodo "parece" limpio; una capa muy fina de aceite o una incrustación todavía pueden estar en allí.

La mejor manera de limpiar el electrodo es utilizar una solución de limpieza especial para electrodos de pH. Aún mejor sería utilizar una desarrollada para la aplicación en la que se esté utilizando el electrodo. Por ejemplo, existen soluciones de limpieza disponibles, que son ideales para eliminar depósitos de vino / manchas de los electrodos. De esta manera, usted puede estar seguro de que los residuos se eliminan completamente del electrodo.

La calibración es sin duda uno de los procesos más comunes por los cuales recibimos consultas. Frecuencia (o poca frecuencia) en la calibración es la mayor inquietud. También tenemos preguntas a acerca de las soluciones buffer a utilizar para sus aplicaciones. A veces, la frustración es tan real, que los usuarios dejan de calibrar por completo. Afortunadamente, todas las preguntas (y frustraciones) pueden ser respondidas en base a la comprensión de cómo funciona la calibración.

Todos los electrodos de pH se basan en el principio conocido como la ecuación de Nernst. La ecuación de Nernst toma una lectura de voltaje (mV) y la correlaciona con la concentración del ion (o pH). Esta correlación es una línea recta. Para los electrodos de pH, el valor teórico en mV a pH 7 es 0 mV (neutral) y la pendiente de la línea es 59.16 mV. Esto significa que en teoría, el electrodo va a cambiar su salida en 59.16 mV por cada unidad de pH (por ejemplo pH 6 a pH 7 sería 59.16 mV / unidad de pH). Todo esto teóricamente, dado que los electrodos van a cambiar su pendiente y offset a medida que envejecen.

En realidad, el electrodo podría funcionar ligeramente diferente al comportamiento teórico (por ejemplo 58,2 mV pendiente y 8mV offset). La calibración compensa esto mediante la determinación de la pendiente real y el offset de su electrodo usando soluciones buffer conocidas y actualizando el algoritmo en el medidor como corresponde.

Para obtener los mejores resultados, usted debe asegurarse de que está calibrando con soluciones buffer "adecuadas" para su muestra. La solución buffer de pH 7 siempre debe ser incluida para obtener el punto de desplazamiento (neutro). Esto significa que si la muestra está alrededor de pH 8.6, se deben utilizar soluciones buffer pH 7 y pH 10.

La frecuencia de calibración depende en última instancia de la precisión que se desee. La calibración diaria es ideal; sin embargo, tenemos que considerar que la calibración implica tiempos extras.

Si se puede tolerar un poco de error en la medición, la calibración diaria no es completamente necesaria (¡pero muy recomendable!)

Conocimiento Básico: ¿Cómo comprobar la pendiente y el offset de un medidor de pH?

Todos los electrodos de pH no son iguales. Incluso con el manejo de una buena técnica puede que siga sin obtener los mejores resultados en sus mediciones. Esto se debe a que algunos electrodos son más adecuados para ciertas aplicaciones. Usando el electrodo menos ideal para su aplicación los tiempos de respuesta pueden ser más largos y el tiempo de vida útil del electrodo más corto. Considere el electrodo de pH "estándar". Es típicamente de cuerpo de vidrio con un gran bulbo esférico en el extremo que constituye la parte de vidrio de detección. Por lo general hay una pequeña unión de cerámica que permite el flujo de electrolito de la parte de referencia del electrodo. Este electrodo es funcional para una amplia variedad de aplicaciones, pero no es ideal para todas las muestras. Los problemas surgen cuando el pH se mide en muestras que son semisólidas / sólidas o contienen sólidos en suspensión en la solución. Estos tipos de muestras incluyen vino, aguas residuales, y comida. Las muestras con bajo contenido de iones también pueden presentar problemas con el tiempo de respuesta y la estabilidad (como el agua potable).

En estos casos, puede ser ideal utilizar un electrodo que es especialmente adecuado para estos diferentes tipos de muestras. Puntas de detección cónicas de uniones abiertas que permiten la medición directa de muestras sólidas y semisólidas, eliminando la necesidad de hacer una suspensión. Los electrodos con múltiples uniones de cerámica permiten que el electrolito se difunda en la muestra más rápido, lo que genera una mayor estabilidad en las mediciones de pH de las muestras con baja conductividad.

Asegurarse de que su electrodo es el más adecuado para su aplicación, es crucial para una buena medición.

El tapón de rosca del orificio de llenado parece un detalle tan insignificante en la construcción de un electrodo de pH rellenable. Después de todo, sólo evita que el electrolito se salga, ¿verdad? Sí, pero si se atornilla tan apretado como cuando lo recibió por primera vez, es posible que en algunos casos genere problemas.

La mayoría de los electrodos de pH modernos son técnicamente dos electrodos en uno: un electrodo sensor y un electrodo de referencia.

El electrodo de referencia requiere un flujo lento pero constante de electrolito desde el electrodo hacia la solución. Cuando el tapón del orificio de llenado del electrodo está enroscado firmemente, el electrolito no puede fluir fácilmente desde el electrodo hacia la solución. Este fenómeno es igual que cuando se cubre un extremo de un pitillo con el dedo; incluso si hay un agujero en la parte inferior, el líquido no escapará siempre y cuando el dedo este cubriendo el agujero. Esto se traduce en una lectura errática que no podrá estabilizarse en un tiempo razonable.

Afortunadamente, la solución para este error es simplemente aflojar o quitar la tapa del orificio de llenado. Es fácil. Vea nuestro video ¿Por qué mantener el orificio de llenado abierto durante una medición de pH?

Los electrodos rellenables le permiten reponer el electrolito en el compartimiento de referencia una vez que comienza a agotarse. Sin embargo, si no se repone el electrolito de vez en cuando, sus mediciones de pH pueden ser impactadas.

La respuesta errada del electrodo es el problema más común con los niveles de electrolitos inadecuados.

El flujo de electrolito desde la unión de referencia permite la realización de la medición en la celda. En última instancia, le permite tomar el valor en mV del electrodo de pH y convertirlo a un valor de pH adecuado.

Asegúrese de que el electrodo este lleno adecuadamente y funcional, manteniendo el nivel de la solución de relleno a menos de media pulgada de la tapa del orificio de llenado.

Es fácil pensar que mientras el electrodo de pH está en contacto con la muestra, entonces el valor que aparece en la pantalla va a ser el del pH. La realidad es que se requiere que el bulbo (vidrio de detección) del pH y la unión de referencia estén sumergidos por completo con el fin de que funcione correctamente.

Vamos a referirnos de nuevo al electrodo de referencia y el electrodo de detección. Un sensor de pH funciona porque el cristal de detección interactúa con la muestra y produce un voltaje que consigue al compararse con el electrodo de referencia (que es estable en todas las muestras). Si una de estas partes no está en total contacto con la muestra, el sistema de medición está incompleto, dando lugar a valores erróneos.

Los problemas de sumersión simplemente se corrigen mediante la adición de suficiente muestra para sumergir tanto la unión como el vidrio de detección (bulbo).

La posición de la unión de referencia cambia basada en el diseño de los electrodos, así que asegúrese de revisar el manual para determinar donde se encuentra la unión.

Al igual que cualquier pieza de los equipos, los electrodos de pH necesitan ser reemplazados de vez en cuando como parte de un mantenimiento regular. En los electrodos viejos, la parte de detección del vidrio se desgasta y se vuelven menos sensibles de lo que era cuando se utilizaron por primera vez. Finalmente, el electrodo dejará de responder adecuadamente a los cambios en pH.

Hay algunos números asociados con electrodos que funcionan adecuadamente. Pendiente y Offset, son métricas familiares que se puede medir la funcionalidad de su electrodo. Estos números pueden ser determinados durante la calibración. Offset es simplemente la lectura de mV en solución buffer de pH 7 y la pendiente es el cambio en mV por unidad de pH. En muchos pHmetros, estos valores se pueden ver de forma automática a través de la pantalla de Buenas Prácticas de Laboratorio (GLP). Electrodos funcionales tienen una pendiente entre 85 a 105% del valor ideal. El Offset debe ser de ± 30 mV.

A veces, a pesar de todos sus esfuerzos, el electrodo no funciona como le gustaría que funcionase. Si el electrodo es viejo, es posible que haya llegado el momento de reemplazarlo. Sin embargo, tratar de limpiar y remojar el electrodo en solución de almacenamiento en primer lugar; debe ser el paso anterior antes de desecharlo.

Estos parecen ser bastantes pasos para mantener controlados y así lograr tomar las mediciones, muchos medidores de Hanna Instruments como el HI5221 pHmetro de Grado Investigativo traen incorporada la función CAL CHECK ™.

Estos diagnósticos alertan sobre posibles errores asociados con electrodos sucios y soluciones buffer contaminadas, así como determinan el estado general de la sonda después de cada calibración. CAL CHECK elimina las suposiciones la de calibración de pH y asegura que el electrodo está en buenas condiciones y listo para tomar las medidas exactas.