Overview
Source : Laboratoire du Dr Zhongqi He - United States Department of Agriculture
Acides et bases sont des substances capables de faire un don de protons (H+) et les ions hydroxydes (OH–), respectivement. Ils sont deux extrêmes qui décrivent les produits chimiques. Mélange d’acides et les bases peut s’annulent ou neutraliser leurs effets extrêmes. Une substance qui n’est ni acide ni base est neutre. Les valeurs de concentration de protons ([H+]) pour la plupart des solutions sont malencontreusement petites et difficiles à comparer pour qu’une quantité plus pratique, le pH, a été introduite. pH a été initialement définie comme le logarithme décimal de l’inverse de la concentration molaire de protons 
, mais a été mis à jour pour le logarithme décimal de l’inverse de l’activité en ions hydrogène 
. L’ancienne définition est maintenant parfois exprimée en p [H]. La différence entre p [H] et le pH est assez petite. Il a été indiqué que le pH = p [H] + 0,04. Il est pratique courante d’utiliser le terme « pH » pour les deux types de mesures.
Le pH à l’échelle en général varie entre 0 et 14. Pour une solution 1 M d’un acide fort, pH = 0 et d’une solution 1 M d’un fort base, pH = 14. Ainsi, les valeurs de pH mesuré résidera principalement dans la gamme 0 à 14, bien que les valeurs en dehors de cette plage sont tout à fait possibles. L’eau pure est neutre pH = 7. Un pH inférieur à 7 est acide, et un pH supérieur à 7 est basique. Comme l’échelle du pH est logarithmique, pH est une grandeur sans dimension. Chaque ensemble de pH inférieur à 7 est 10 x plus acide que l’entier suivant. Par exemple, un pH de 4 est 10 x plus acide qu’un pH de 5 et 100 x (10 x 10) plus acide qu’un pH de 6. Va de même pour les valeurs de pH supérieures à 7, dont chacun est 10 x plus basic (ou alcaline) que la prochaine valeur entiθre infιrieure. Par exemple, un pH de 10 est 10 x plus basic à un pH de 9.
Principles
Le pH d’une solution peut être facilement et précisément déterminé par mesures électrochimiques avec un dispositif appelé un pH-mètre avec un pH (proton)-électrode sensible (généralement en verre) et une électrode de référence (habituellement chlorure d’argent ou calomel). Idéalement, le potentiel de l’électrode, E, pour le proton peut être écrite comme
où E est un potentiel mesuré, E0 est le potentiel à unH +de l’électrode standard = 1 mol/L, R est la constante des gaz, T est la température en kelvin, F est la constante de Faraday.
L’électrode pH utilise un verre spécialement formulé, sensibles au pH en contact avec la solution, qui développe le potentiel (E) proportionnel au pH de la solution. L’électrode de référence est destiné à maintenir un potentiel constant à une température donnée et sert à compléter le circuit dans la solution de mesure du pH. Il fournit un potentiel de référence connu pour l’électrode de pH. La différence dans le potentiel des électrodes pH et référence fournit un signal de millivolts (mV) proportionnel au pH. En pratique, une électrode de verre combinée a une électrode de référence intégrée. Il est calibré en solutions tampons d’activité connue des ions hydrogène. La plupart des capteurs pH sont conçus pour produire un signal 0-mV à pH 7,0, avec une pente (théoriquement idéal), ou la sensibilité de-59.16 mV / pH à 25 ° C. Deux ou plusieurs solutions tampons sont utilisées afin de tenir compte du fait que la « pente » peut différer légèrement du idéal. Solutions tampons standards commerciaux viennent habituellement avec les informations sur la valeur du pH à 25 ° C et un facteur de correction à appliquer aux autres températures.
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Procedure
1. pH Calibration
- Allumez la puissance du compteur en appuyant sur le bouton « power ».
- Fixer la sonde automatique de compensation (CAT) si elle est disponible ou n’est pas avec l’électrode.
- Vérifiez que le mode de mesure est pH. Si ce n’est pas le cas, appuyez sur la touche « MODE » jusqu'à ce que le mode « pH » apparaît sur l’écran LCD.
- Consulter le guide de référence rapide en bas du compteur ou à proximité de l’aide si nécessaire.
- Toujours utiliser des tampons pH frais, non utilisé, non périmé pour l’étalonnage. Tampons devraient être à la même température que les solutions de tests.
- Rincer l’électrode à l’eau distillée, puis avec la mémoire tampon utilisée pour l’étalonnage (c.-à-d., pH 7.00).
- Plongez l’électrode pH dans un tampon de pH neutre (c.-à-d., pH 7.00). Remuer le tampon avec un barreau magnétique (à un rythme modéré pour ~ 30 s) pour de meilleurs résultats.
- Appuyez sur les « CAL/AME » (étalonnage [ou la normalisation] / easurement) pour sélectionner la fonction « calibration (normalisation) ». Définissez la valeur de pH tampon sur l’écran du lecteur à 7,00.
- Lorsque la « lecture » est stable, appuyez sur le bouton « Entrer » pour accepter. La lecture primaire doit clignoter brièvement avant que l’affichage secondaire commence à défiler les tampons disponibles restantes.
- Rincer l’électrode à l’eau distillée, puis avec la mémoire tampon à utiliser pour le prochain étalonnage (c.-à-d., pH 4.01).
- Plongez l’électrode pH dans le prochain tampon de pH 4.01. L’écran du compteur doit être verrouillé sur la valeur du tampon.
- Lorsque la « lecture » est stable, appuyez sur « ENTER » pour accepter. La lecture primaire va clignoter brièvement, puis afficher l’efficacité pour cent (pente) avant le début de l’affichage secondaire défilement via le restant des tampons disponibles.
- Répétez les étapes 2,2 et 2,7 pour calibrer le tampon pH 10.01.
- Le compteur reviendra automatiquement au mode de mesure après l’accomplissement de l’étalonnage 3 points.
Notes : (1) les norme tampons pH 4.01 et 10.01 peut-être remplacées par autres tampons appropriés par le test des pH dans la gamme. (2) pour un seul (neutre)-, ou 2 points d’étalonnage, appuyez sur la touche « CAL/MEAS » pour revenir à des mesures à l’issue de l’étalonnage. (3) l’étalonnage avec plus de 3 points peut être utilisé pour des mesures plus précises. (4) il est recommandé d’effectuer l’étalonnage au début de chaque journée. Pour un travail très précis du pH-mètre doit être étalonné avant chaque mesure. (5) manuellement ajuster les valeurs de pH des tampons si la température diffère de la température ambiante normale et aucune sonde ATC n’est associée.
2. pH mesures
- Confirmer que le compteur est sur le mode de mesure de pH.
- Rincer soigneusement l’électrode de pH entre les différentes mesures d’eau distillée pour éviter la contamination de transfert des solutions testées. Éponger doucement l’électrode sur un laboratoire de nettoyage de tissu pour enlever l’eau excédentaire. Ne pas frotter l’ampoule puisque cela peut causer une accumulation de charge statique. Sinon, rincez l’électrode avec la solution d’essai.
- Plongez l’électrode pH dans une solution ou en suspension test. Agiter la solution avec un barreau magnétique (~ 30 s) avec le même taux d’agitation en ce qui concerne l’étalonnage pour de meilleurs résultats.
- Le pH est terminé lorsque le pH est stable.
- Si nécessaire et disponible, appuyez sur le bouton « HOLD » pour geler la lecture mesurée. Appuyer à nouveau pour reprendre la lecture direct.
- Enregistrer la valeur du pH (et la température si nécessaire) en écrivant ou en appuyant sur la touche « MEMORY » (le cas échéant) pour stocker la valeur dans la mémoire.
- Répétez les étapes 3,2 à 3,6 pour plusieurs mesures.
- Rincez et conserver l’électrode dans une solution de stockage une fois que toutes les mesures sont effectuées.
Notes : (1) le temps de réponse de sonde pH dans chaque mémoire tampon doit être pas plu de 60 s, mais peut être plus long pour certaines solutions/coulis de tests. (2) la sonde de l’électrode doit être nettoyée à l’aide de solution de nettoyage électrode pH une fois par mois, ou chaque fois qu’il est sale. Une solution de HCl 0,1 M peut être utilisée pour le nettoyage général. Détergent liquid dilué et eau de Javel domestique peuvent être utilisés pour le nettoyage des contaminations bactériennes et de graisse. Toutefois, pour éviter des problèmes inattendus, la meilleure pratique consiste à toujours se référer aux recommandations du fabricant de l’électrode. (3) l’ampoule d’électrode de pH doit être humide en permanence. Gardez-le dans la solution de stockage d’électrode qui vient avec l’électrode. Utiliser la solution tampon pH 4 Si aucune solution de stockage est disponible. Utiliser la solution tampon pH 7 pendant une courte période si celui-ci n’est pas disponible.
Le pH-mètre est un appareil électrique qui détermine l’acidité ou la basicité de solutions aqueuses, un des plus couramment surveillés paramètres.
Pour utiliser un pH-mètre, l’électrode est tout d’abord calibré avec des solutions tampon standard avec des valeurs de pH connus qui couvrent la gamme étant mesurée. Pour faire une mesure de pH, l’électrode est plongée dans la solution de l’échantillon jusqu'à ce qu’une lecture stable est atteinte. L’électrode est alors rincé après chaque échantillon et stockée dans une solution de stockage lorsque toutes les mesures ont été prises.
Cette vidéo vous montrera comment étalonner un pH-mètre et obtenir des mesures de pH, ainsi que d’offrir quelques conseils sur la manipulation de l’électrode fragile.
Lorsqu’un acide ou une base est placée dans l’eau, les réactions d’hydrolyse peuvent se produire. La quantité d’ions hydronium ou les ions hydroxyde a donné dans la réaction détermine l’acidité ou la basicité de la solution. Cette propriété importante est généralement évaluée par la concentration de l’ion hydronium, qui est souvent abrégée en ions hydrogène ou proton. Pour la plupart des solutions, la concentration en ions hydrogène, exprimée en moles par litre, est très faible, donc une quantité plus pratique, le pH, a été introduite.
pH est définie comme le logarithme négatif de la concentration molaire de l’ion hydrogène. Le pH échelle varie de 0 à 14. L’eau pure est neutre avec un pH de 7 ; pH inférieur à 7 est acide et pH supérieur à 7 est basique. Étant donné que l’échelle du pH est logarithmique, une diminution de l’unité de pH est égal à décupler en acidité.
Alors, comment le pH de mesure pH mètre ? Un élément clé d’un pH-mètre est une électrode sensible à l’ion hydrogène. La solution à l’intérieur de cette électrode contient une concentration d’ions d’hydrogène. Lorsque l’électrode est plongée dans une solution de pH inconnu, un potentiel électrique se développe en fonction de la concentration en ions hydrogène dans la solution d’essai. Cette électrode sensible à l’ion hydrogène, ainsi qu’une électrode de référence avec laquelle il est souvent associé à un seul corps, est reliée au pH-metre, afin que le potentiel développé peut être mesuré et converti à la valeur du pH.
Maintenant que vous comprenez la théorie derrière un pH-mètre, regardons son utilisation en milieu agricole.
Avant les mesures de pH, pH-metre est calibré. Étalonnage doit être effectué au début de chaque journée ou avant chaque mesure, si des données extrêmement précises sont nécessaires.
Choisissez les tampons qui couvrent la gamme des valeurs de pH des échantillons. Dans cette démonstration, le pH-mètre est calibré avec trois tampons pH 4, 7 et 10. Assurez-vous que les tampons sont fraîches, non utilisé et restant à courir.
Pour commencer, allumez le pH-mètre en appuyant sur le bouton d’alimentation.
Ensuite, brancher la sonde pH et compensation automatique de température ou la sonde ATC, dans l’unité. Sur l’écran LCD, assurez-vous que le mode de mesure est « pH ». Si ce n’est pas le cas, appuyer sur le bouton « MODE » jusqu'à « pH ».
Puis, retirez l’électrode pH dans la zone tampon de stockage. Veillez à ne pas permettre à l’ampoule de l’électrode se dessécher à tout moment pendant l’expérience. Rincer l’électrode à l’eau distillée, suivie de la mémoire tampon de pH 7 standard.
Ensuite, plongez l’électrode pH dans la mémoire tampon. Remuer le tampon avec un barreau magnétique pour de meilleurs résultats. Pour éviter d’interrompre l’électrode fragile, n’oubliez pas de garder une distance entre l’électrode et le Barreau d’agitateur.
Appuyez sur le bouton de « CAL(ibration) / MEAS(urement) » pour sélectionner la fonction de calibrage. Définissez la valeur de pH tampon à 7,00. Lorsque la lecture est stable, appuyez sur « ENTER ». La lecture primaire clignote brièvement ; puis l’affichage secondaire montre les tampons restants. L’électrode est maintenant prêt à être calibré avec tampon standard suivant.
Rincez l’électrode de pH comme avant, d’abord avec l’eau distillée, puis le tampon de pH 4 standard. Ensuite, placer l’électrode dans la mémoire tampon. Lorsque la lecture est stable, appuyez sur « ENTER ». La lecture primaire clignote brièvement, suivie par une démonstration de l’efficacité pour cent, ou la pente, avant que les tampons restants sont indiquées sur l’affichage secondaire.
Enfin, répétez les étapes de rinçage et d’étalonnage avec le tampon standard pH 10. La lecture régulière doit être pH 10.01. Une fois « Enter » est enfoncée, l’étalonnage 3 points est faite, et le compteur sera automatiquement revenir en mode de mesure.
L’appareil est maintenant prêt à être utilisé pour tester des échantillons de sol d’un champ de pommes de terre.
Mesures de pH avant de rincer abondamment l’électrode à l’eau distillée. Éponger doucement l’électrode sur un laboratoire de nettoyage de tissu pour enlever l’excès d’eau. Veillez à ne pas se frotter l’ampoule car il peut causer une accumulation de charge statique. L’étape de rinçage doit être effectuée entre chaque échantillon pour prévenir la contamination.
Ensuite, tremper l’électrode pH dans un échantillon en agitant. La vitesse d’agitation doit être le même que lors de l’étalonnage. Attendre que la lecture de devenir stable, qui devrait prendre moins de 60 s pour la plupart des échantillons, puis enregistrez la valeur de pH. Si nécessaire, appuyez sur le bouton « HOLD » pour geler l’écran de lecture. Appuyer à nouveau pour reprendre la lecture direct. La valeur de pH peut être stockée dans la mémoire en appuyant sur le « MI » (ou mémoire insertion) le bouton. La valeur de l’emplacement mémoire, ou le StO, brièvement apparaît.
Répétez les étapes de rinçage et de mesure comme précédemment indiqués pour tous les autres échantillons. Une fois que toutes les mesures sont terminées, rincer l’électrode avant de le placer dans la solution de stockage.
Dans cette expérience, le pH de plusieurs échantillons de sol provenant des champs agricoles a été mesuré. pH a de nombreux effets sur la croissance des cultures, y compris le contrôle de la disponibilité, la toxicité et la maladie en éléments nutritifs. Différentes cultures ont des gammes de pH d’une croissance optimale. En contrôlant le pH, la maladie peut être minimisée tout en augmentant le rendement.
Les échantillons de sol ont été prélevés de cinq champs de pommes de terre sous différentes pratiques culturales de rotation avec ou sans irrigation souterraine. Systématiquement l’irrigation des eaux souterraines a augmenté le pH du sol dans tous les domaines de cinq. Ces données sont essentielles pour fournir une recommandation chaulage pour les champs de pommes de terre.
Nombreux domaines de la science exigent des mesures de pH ou de surveillance dans leurs recherches.
Par exemple, pour utiliser la biomasse plus efficacement et mieux comprendre architecture de la paroi cellulaire des plantes, une série de réactions a été réalisée pour synthétiser des biomimics de bois, afin que l’architecture de la paroi cellulaire des plantes peut être mieux comprise.
Dans la première étape, fibres de pâte kraft a été utilisé pour générer des nanofibrillated cellulose. Le pH du mélange réactionnel diminuait l’hydroxyle groupes sur la cellulose sont oxydés.
Le pH a été continuellement surveillé et corrigé après addition d’hydroxyde de sodium. Une fois que tous les groupes hydroxyles accessible ont été oxydées, le pH ne changerait n’est plus et la réaction est complète.
Dans cette étude de l’environnementale, les eaux de ruissellement a été analysé dans un centre de simulation de paysages urbains. Ruissellement est susceptible de transporter des nutriments et sédiments dans les cours d’eau et les lacs où ils peuvent contribuer à l’eutrophisation.
Une installation avec plusieurs parcelles de terrain a été construite, et les eaux de ruissellement ont été recueilli. Le pH des échantillons eaux de ruissellement, ainsi que d’autres constituants chimiques, a été quantifié.
Dans la recherche en sciences de la vie, pH est également d’un grand intérêt car elle est strictement réglementée dans les organismes vivants. Dans cet exemple, capteurs pH fluorescents ont été développés.
Pour calibrer ces capteurs in vitro, un titrage pH a été réalisé dans une cuvette, où le pH de la solution de capteur a été mesuré avec une microélectrode, et les spectres d’émission à chaque pH ont été obtenus. De cette façon, l’intensité de la fluorescence peut être tracée contre le pH pour générer une courbe d’étalonnage.
Ces capteurs ont ensuite servis à mesurer le pH dans les cellules vivantes.
Vous avez juste regardé introduction de Jupiter à l’aide d’un pH-mètre. Vous devez maintenant comprendre ce que le pH est, comment le compteur fonctionne et comment utiliser un pour mesurer le pH.
Merci de regarder !
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Results
La figure 1 illustre le pH des sols agricoles touchés par la gestion des culture et d’irrigation des eaux souterraines. Ces échantillons de sol ont été prélevés de 5 champs de pommes de terre sous différentes pratiques culturales de rotation avec ou sans irrigation souterraine. Le pH le plus bas est observé dans champ 4 sols en culture pluviale et des eaux souterraines série irriguées. Irrigation souterraine a augmenté constamment le pH du sol dans tous les 5 domaines. Les informations de pH sont essentielles pour la recommandation du chaulage les champs de pommes de terre de façon appropriée promouvoir une croissance optimale.
La figure 1. PH du sol des champs de pommes de terre sous différentes pratiques culturales de gestion avec ou sans sous l’eau d’irrigation.
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Applications and Summary
pH est l’un des paramètres chimiques couramment mesurés des solutions aqueuses. C’est un paramètre essentiel dans le traitement de l’eau et des eaux usées pour les applications municipales et industrielles, production de produits chimiques, recherche sur l’agriculture et la production. Il est également essentiel dans la recherche environnementale surveillance, chimie et sciences de la vie, recherche biochimique et pharmaceutique, production électronique et bien d’autres applications. La figure 2 répertorie des valeurs de pH de quelques substances courantes.
L’eau pure est neutre, avec un pH de 7,00. Lorsque les produits chimiques sont mélangés avec de l’eau, le mélange peut devenir soit acide ou basique. Jus de citron et le vinaigre sont des substances acides, tandis que l’ammoniaque et les détergents à lessive sont à la base. Produits chimiques qui sont très acides ou très basique sont considérés comme « réactives ». Ces produits chimiques peuvent causer des brûlures graves. L’acide de batterie automobile est un produit chimique acide qui est réactif. Batteries d’automobiles contiennent une forme plus forte d’un les acides dans les pluies acides. Débouchage domestique contiennent souvent de la lessive, un produit chimique très alcalin qui est aussi réactif.
Dans les systèmes vivants, le pH des compartiments cellulaires différents, fluides corporels et des organes est généralement étroitement contrôlée dans un processus appelé homéostasie d’acide-base. Le pH du sang est généralement légèrement basique avec une valeur de pH 7,365. Cette valeur est souvent dénommée pH physiologique en biologie et en médecine. Plaque peut créer un environnement acide local qui peut se traduire par la carie par déminéralisation. Enzymes et autres protéines ont une gamme de pH optimum et peuvent devenir inactivés ou dénaturés en dehors de cette plage.
La figure 2. L’échelle de pH et les valeurs de pH de certains éléments communs.
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