Inventario dei problemi di misurazione del pHmetro
1. Misurazione del pH ad alta temperatura
L'elevata temperatura della soluzione acquosa si riferisce generalmente a oltre 60 gradi. In queste condizioni la soluzione ha un effetto corrosivo particolarmente grave sull'elettrodo di vetro, soprattutto nell'intervallo di pH alcalino. Questo effetto di corrosione provoca la potenziale deriva dell'elettrodo di vetro e ne deteriora le prestazioni. .
Nelle vasche di allevamento microbico dell'industria farmaceutica, della fermentazione, alimentare e di altro tipo, la misurazione del pH richiede che l'elettrodo di vetro possa resistere alla stimolazione ad alta temperatura a 120-130 gradi, ovvero, l'elettrodo deve resistere all'erosione della soluzione ad alta temperatura.
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Un altro problema che deve essere risolto nella misurazione ad alta temperatura è la stabilità dell'elettrodo di riferimento.
Per prevenire la dissoluzione di AgCl ad alta temperatura, addensare lo strato di AgCl, aggiungere AgCl solido alla soluzione dell'elettrodo o utilizzare il cristallo singolo di AgCl come elettrodo di riferimento; l'elettrodo di riferimento può essere collegato anche al di fuori della zona ad alta temperatura e collegato tramite un ponte salino.
2. Misurazione del pH a bassa temperatura
A bassa temperatura, la resistenza interna dell'elettrodo di vetro aumenta notevolmente, quindi è necessario selezionare un elettrodo di vetro pH a bassa resistenza interna e aggiungere un solvente organico alla soluzione interna dell'elettrodo per abbassare il punto di congelamento.
3. Misurazione del pH di soluzioni non acquose
Le soluzioni non acquose si riferiscono a soluzioni composte da solventi non acquosi, comprese soluzioni pure non acquose e soluzioni parziali non acquose.
Anche molti elettroliti, solubili in solventi organici, richiedono la misurazione del pH. I solventi organici comunemente usati includono etanolo, glicoli, eteri, ammidi, nitrili, chetoni, ecc. La loro capacità di dissolvere gli elettroliti è correlata alla loro costante dielettrica ε. La loro costante dielettrica è significativamente diversa da quella dell'acqua (acqua ε=78.3) e può essere superiore o inferiore all'acqua. Ad esempio, le costanti dielettriche ε di propanolo, etanolo, metanolo, glicerolo, glicole propilenico e formammide sono rispettivamente 20,7, 24,3, 32,6, 36,7, 42,5 e 109,5. Poiché la costante dielettrica dei solventi organici è diversa da quella dell'acqua, l'intervallo di pH e il punto neutro di ciascun solvente sono significativamente diversi da quelli dell'acqua.
Con lo sviluppo dell'industria e il progresso della scienza e della tecnologia, la ricerca sulla misurazione del valore del pH delle soluzioni non acquose è stata gradualmente effettuata. Quelli più maturi sono acqua pesante, propanolo, etanolo, metanolo, glicerolo, glicole propilenico e formammide.
L'acqua pura è chimicamente neutra e la costante del prodotto ionico Kw dell'acqua è pari a 10 alla -14esima potenza a 250°C. L'entità del "consueto intervallo di pH" per le soluzioni acquose è solitamente definita come:
-logKw=14 Pertanto, l'intervallo di misurazione del pH va da 0 a 14.
Il punto neutro pHn di una soluzione acquosa è il valore pH al quale le concentrazioni di H plus e OH- sono uguali. pHn=-1/2logKw
Il pHn è correlato alla temperatura, a 250C, pHn=,7.00, a 1000C, pHn=6.13, vedere tabella allegata.
L'intervallo di pH del solvente Z è definito come;
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Intervallo di pH (z)=-log(KAP)Z, (KAP)Z è il prodotto ionico di Z (noto anche come numero di migrazione ionica). a 250C
Quando si utilizza l'acqua Z=, l'intervallo Kap=10-14pH è 14pH. pHn=7
Z=acetonitrile, l'intervallo di pH Kap=10-28 è 28 pH. pHn=14
Z=formammide Kap=10-17l'intervallo di pH è 17 pH. pHn=8.5
Nota: pH=14 in soluzione acquosa indica il valore di pH alla massima alcalinità e pH=14 in soluzione di acetonitrile è solo il punto neutro. Pertanto, è necessario prestare attenzione quando si confrontano i valori di pH di diversi solventi, ovvero non esiste comparabilità tra i valori di pH di diversi solventi.
Precauzioni quando si misura il valore pH di soluzioni non acquose:
La soluzione non acquosa ha una scarsa conduttività e si formerà un potenziale di giunzione liquida ampio e instabile tra l'elettrodo di riferimento e la soluzione misurata, con conseguenti notevoli errori di misurazione. L'elettrodo di riferimento è il più vicino possibile all'elettrodo di vetro del pH e la penetrazione KCL dell'elettrolita dell'elettrodo di riferimento deve essere ampia (la penetrazione dell'elettrolita KCL dell'elettrodo di riferimento esterno deve essere ampia). È meglio usare un elettrodo composito. A causa della distanza ravvicinata e fissa tra l'elettrodo indicatore e l'elettrodo di riferimento nell'elettrodo composito, è vantaggioso ottenere un potenziale stabile e ripetibile nella soluzione non acquosa e la cella di misurazione del pH deve essere ben schermata.
Quando si misura l'emulsione (emulsione) o la soluzione oleosa, è molto importante selezionare correttamente il tipo di giunzione liquida e la giunzione liquida è facile da rinnovare e pulire. Si raccomanda che le giunzioni liquide aperte o con manicotto siano adatte per alcune soluzioni non acquose.
Quando si misura online, controllare rigorosamente la portata (flusso laminare). Evita le turbolenze.
Il solvente della soluzione dell'elettrodo di riferimento deve utilizzare la composizione della soluzione misurata come solvente per eliminare il potenziale di giunzione liquida instabile o utilizzare una soluzione a doppio ponte salino.
Dopo aver misurato la soluzione non acquosa, l'elettrodo di vetro per pH spesso presenta un calo delle caratteristiche di risposta. A questo punto, l'elettrodo deve essere pulito con un detergente e poi immerso in 0,1mol/L di HCL per diverse ore per ripristinare l'elettrodo.
Dopo aver misurato la soluzione contenente grassi e proteine, l'elettrodo può essere immerso in un solvente misto contenente pepsina forte (Pepsina) HC per diverse ore, quindi risciacquato con acqua.
Per la misurazione del pH di mezzi non acquosi simili all'acqua, come acqua pesante e sistemi acqua-alcol, l'elettrodo di vetro può mantenere stabile il potenziale per lungo tempo in tali solventi. Dopo aver immerso l'elettrodo nel solvente, l'elettrodo raggiunge l'equilibrio e quindi utilizza la soluzione tampone standard configurata in questo solvente per calibrare l'elettrodo. Il valore del pH misurato con questo metodo è un valore di pH relativo o un valore di pH apparente.
Per gli elettrodi di misurazione del pH in soluzioni non acquose, è preferibile utilizzare un elettrodo in vetro al litio anziché un elettrodo pH in vetro al sodio (l'elettrodo pH in vetro al litio è blu e il bulbo dell'elettrodo pH in vetro al sodio è bianco). Poiché per gli elettrodi di vetro, l'umidità è necessaria per formare uno "strato di gel idratante" sensibile al pH, gli elettrodi di vetro al litio richiedono molta meno umidità degli elettrodi di vetro al sodio.
Quando si misurano prodotti non acquatici, è necessario utilizzare un pHmetro con un ampio intervallo (oltre l'intervallo completo di pH14).
