Uso del pH-metro

Il pHmetro è un dispositivo elettrico che determina l'acidità o basicità delle soluzioni acquose, uno dei parametri più comunemente monitorati.

Per utilizzare un pHmetro, l'elettrodo di pH viene prima calibrato con soluzioni tampone standard con valori di pH noti che coprono l'intervallo da misurare. Per effettuare una misura di pH, l'elettrodo viene immerso nella soluzione del campione fino a raggiungere una lettura costante. L'elettrodo viene quindi risciacquato dopo ogni campione e conservato in una soluzione di conservazione dopo che tutte le misurazioni sono state completate.

Questo video mostra come calibrare un pHmetro e ottenere misure di pH, oltre a offrire alcuni suggerimenti su come maneggiare il fragile elettrodo.

Quando un acido o una base viene posto in acqua, possono verificarsi reazioni di idrolisi. La quantità di ioni idronio o ioni idrossido ceduti nella reazione determina l'acidità o basicità della soluzione. Questa importante proprietà è comunemente valutata dalla concentrazione dello ione idronio, che è spesso abbreviato in ione idrogeno o protone. Per la maggior parte delle soluzioni, la concentrazione di ioni idrogeno, espressa in moli per litro, è molto piccola, per cui è stata introdotta una quantità più pratica, il pH.

Il pH è definito come il logaritmo negativo della concentrazione molare dello ione idrogeno. La scala del pH varia da 0 a 14. L'acqua pura è neutra con un pH di 7; Un pH inferiore a 7 è acido e un pH maggiore di 7 è basico. Poiché la scala del pH è logaritmica, una diminuzione unitaria del pH equivale a un aumento di dieci volte dell'acidità.

Quindi, in che modo il pHmetro misura il pH? Un componente chiave di un pHmetro è un elettrodo sensibile agli ioni idrogeno. La soluzione all'interno di questo elettrodo contiene una concentrazione nota di ioni idrogeno. Quando l'elettrodo è immerso in una soluzione di pH sconosciuto, si sviluppa un potenziale elettrico in funzione della concentrazione di ioni idrogeno nella soluzione di prova. Questo elettrodo sensibile agli ioni di idrogeno, insieme a un elettrodo di riferimento con il quale viene spesso combinato in un unico corpo, è collegato al pHmetro, in modo che il potenziale sviluppato possa essere misurato e convertito nel valore del pH.

Ora che hai capito la teoria alla base di un pHmetro, diamo un'occhiata al suo utilizzo in un ambiente agricolo.

Prima delle misure di pH, il pHmetro viene tarato. La calibrazione deve essere eseguita all'inizio di ogni giornata o prima di ogni misurazione se sono richiesti dati estremamente precisi.

Scegliere tamponi che si estendono all'intervallo dei valori di pH dei campioni. In questa dimostrazione, il pHmetro viene calibrato con tre tamponi con pH 4, 7 e 10. Assicurati che i buffer siano freschi, inutilizzati e non scaduti.

Per iniziare, accendi il pHmetro premendo il pulsante di accensione.

Quindi, collegare la sonda pH e la sonda di compensazione automatica della temperatura, o sonda ATC, all'unità. Sul display LCD, assicurarsi che la modalità di misurazione sia "pH". In caso contrario, premere il pulsante "MODE" finché non viene visualizzato "pH".

Quindi, rimuovere l'elettrodo pH dal tampone di conservazione. Fare attenzione a non lasciare che il bulbo dell'elettrodo si asciughi in nessun momento durante l'esperimento. Sciacquare l'elettrodo con acqua distillata, quindi con il tampone standard a pH 7.

Quindi, immergere l'elettrodo pH nel tampone. Mescola il tampone con una barra magnetica per ottenere i migliori risultati. Per evitare di rompere l'elettrodo fragile, assicurarsi di mantenere una distanza tra l'elettrodo e la barra di agitazione.

Premere il tasto "CAL(ibration) / MEAS(urement)" per selezionare la funzione di calibrazione. Impostare il valore del pH del tampone su 7,00. Quando la lettura è stabile, premere "ENTER". La lettura primaria lampeggia brevemente; Quindi il display secondario mostra i buffer rimanenti. L'elettrodo è ora pronto per essere calibrato con il successivo tampone standard.

Sciacquare l'elettrodo pH come prima, prima con acqua distillata, poi con il tampone standard pH 4. Quindi, posizionare l'elettrodo nel tampone. Quando la lettura è stabile, premere "ENTER". La lettura primaria lampeggia brevemente, seguita da una visualizzazione della percentuale di efficienza, o pendenza, prima che i buffer rimanenti vengano visualizzati sul display secondario.

Infine, ripetere le fasi di risciacquo e calibrazione con il tampone standard a pH 10. La lettura costante dovrebbe essere pH 10,01. Una volta premuto "Invio", la calibrazione a 3 punti è terminata e lo strumento tornerà automaticamente alla modalità di misurazione.

Il dispositivo è ora pronto per essere utilizzato per testare campioni di terreno da un campo di patate.

Iniziare le misure di pH sciacquando accuratamente l'elettrodo di pH con acqua distillata. Tamponare delicatamente l'elettrodo su un panno per la pulizia da laboratorio per rimuovere l'acqua in eccesso. Fare attenzione a non strofinare la lampadina in quanto può causare un accumulo di carica statica. La fase di risciacquo deve essere eseguita tra un campione e l'altro per evitare contaminazioni.

Quindi, immergere l'elettrodo pH in un campione agitandolo. La velocità di agitazione deve essere la stessa della calibrazione. Attendere che la lettura diventi stabile, che dovrebbe richiedere meno di 60 s?per la maggior parte dei campioni, quindi registrare il valore del pH. Se necessario, premere il pulsante "HOLD" per bloccare il display di lettura. Premere di nuovo per riprendere la lettura in tempo reale. Il valore del pH può essere memorizzato premendo il tasto "MI"? (o?inserimento memoria)?pulsante. Il valore della posizione di memoria memorizzata, o StO, verrà visualizzato brevemente.

Ripetere le fasi di risciacquo e misurazione come mostrato in precedenza per tutti i campioni rimanenti. Una volta completate tutte le misurazioni, sciacquare accuratamente l'elettrodo prima di immergerlo nella soluzione di conservazione.

In questo esperimento, è stato misurato il pH di più campioni di terreno provenienti da campi agricoli. Il pH ha numerosi effetti sulla crescita delle colture, tra cui la disponibilità di nutrienti, la tossicità e il controllo delle malattie. Diverse colture hanno intervalli di pH di crescita ottimale. Controllando il pH, la malattia può essere ridotta al minimo aumentando la resa.

I campioni di terreno sono stati raccolti da cinque campi di patate con diverse pratiche di rotazione delle colture, con o senza irrigazione delle acque sotterranee. L'irrigazione delle acque sotterranee ha costantemente aumentato il pH del suolo in tutti e cinque i campi. Questi dati sono essenziali per fornire raccomandazioni sul calcinaio per i campi di patate.

Molti campi della scienza richiedono misure o monitoraggio del pH nella loro ricerca.

Ad esempio, per utilizzare la biomassa in modo più efficiente e comprendere meglio l'architettura della parete cellulare delle piante, è stata effettuata una serie di reazioni per sintetizzare la biomimetica del legno, in modo che l'architettura della parete cellulare delle piante possa essere meglio compresa.

Nella prima fase, la fibra di polpa kraft è stata utilizzata per generare cellulosa nanofibrillata. Il pH della miscela di reazione diminuiva man mano che i gruppi ossidrilici sulla cellulosa venivano ossidati.

Il pH è stato continuamente monitorato e regolato con l'aggiunta di idrossido di sodio. Una volta che tutti i gruppi ossidrilici accessibili sono stati ossidati, il pH non cambiava più e la reazione era completa.

In questo studio ambientale, il deflusso dell'acqua è stato analizzato in una struttura che simula paesaggi urbani. Il deflusso ha il potenziale per trasportare nutrienti e sedimenti nei corsi d'acqua e nei laghi locali, dove possono contribuire all'eutrofizzazione.

È stata costruita una struttura con più appezzamenti di campo e l'acqua di deflusso è stata raccolta. Il pH dei campioni di deflusso, insieme ad altri costituenti chimici, è stato quantificato.

Nella ricerca nelle scienze della vita, anche il pH è di grande interesse, poiché è strettamente regolato negli organismi viventi. In questo esempio, sono stati sviluppati sensori di pH fluorescenti.

Per tarare questi sensori in vitro, è stata eseguita una titolazione del pH in una cuvetta, in cui il pH della soluzione del sensore è stato misurato con un microelettrodo e sono stati ottenuti gli spettri di emissione a ciascun pH. In questo modo, l'intensità della fluorescenza potrebbe essere tracciata rispetto al pH per generare una curva di calibrazione.

Questi sensori sono stati poi utilizzati per misurare il pH nelle cellule viventi.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE all'uso di un pHmetro. Ora dovresti capire cos'è il pH, come funziona lo strumento e come utilizzarne uno per misurare il pH.

Grazie per l'attenzione!