Ошибка №1: Хранение электрода в сухом состоянии
Многие новички считают, что сухое хранение рН электрода будет дольше поддерживать его работоспособность. Чувствительное стекло электрода состоит из трех стеклянных слоев: гидратированного слоя внешнего стеклянного геля, сухого среднего слоя и гидратированного внутреннего слоя. Гидратированные слои отвечают за чувствительность электрода, необходимую для обнаружения изменений рН, в то время как высушивание сильно уменьшает эту чувствительность, что, в свою очередь, приводит к увеличению времени отклика прибора и неправильным значениям. К счастью, в большинстве случаев высушенный электрод можно оживить, погрузив его в специальный раствор для хранения, как минимум, на один час. После этого вы можете откалибровать электрод и вернуться к тестированию.
Ошибка №2: Очистка чувствительного стекла
Вы хотите, чтобы ваше pH-чувствительное стекло было приятным и чистым для следующего измерения, поэтому вы тщательно протираете электрод бумажным полотенцем. Однако это может вызвать проблемы гораздо большие, нежели пересыхание электрода. Чтобы понять проблему, важно знать, как работает рН электрод. Он посылает напряжение на ваш прибор, основанное на качестве измеряемого рН образца. Между тем, протирание поверхности электрода может вызвать статический заряд (вспомните, что будет, если протереть воздушный шарик, а затем поднести его к волосам). Этот заряд мешает получению точных показаний. Поэтому вместо протирания стекла просто промойте электрод дистиллированной или деионизированной водой. При необходимости можно промокнуть его бумажным полотенцем без ворса, чтобы удалить лишнюю влагу, но будьте осторожны, не протирайте поверхность стекла.
Ошибка №3: Хранение электрода в воде
Если раствор для хранения заканчивается, многие, надеясь поддержать гидратацию электрода, используют деионизированную воду. Это создаёт большую проблему. Деионизированная вода практически не содержит ионов, между тем, ионами наполнен электрод, который при погружении в свободный от ионов раствор, отдаёт ему свои ионы. Так, со временем большинство ионов покидают электрод, что делает его бесполезным. Стекло также приходит в негодность намного быстрее в водной среде.
Если вы столкнулись с электродом, хранящимся в деионизированной или дистиллированной воде, немедленно замените её на раствор для хранения. Затем откалибруйте электрод перед началом следующих измерений.
Ошибка №4: Пренебрегание очисткой электрода
Очистка электрода так же важна, как и калибровка, когда речь идёт о достижении точных результатов pH. Это связано с тем, что осадки измеряемых сред – например, жиры и масла в пищевых продуктах – образующиеся на электроде, покрывают его чувствительное стекло. В результате вместе с образцом вы будете измерять эти отложения. Время отклика прибора также замедляется. Вы даже можете зафиксировать «стабильное» значение, однако оно с каждым новым измерением будет всё меньше похоже на реальное. Так может произойти, даже если электрод выглядит чистым, тонкое масляное покрытие или окалину вы не заметите.
Лучшим способом очистки электрода является использование специально разработанного очищающего раствора для рН-электродов, в идеале – именно того, который разработан специально для конкретной модели электрода.
Ошибка №5: Ошибки калибровки
Как часто калибровать электрод – это вопрос серьёзный. Также многие не знают, какие буферные растворы следует использовать для конкретных электродов. Поэтому зачастую пользователи полностью отказываются от калибровки. Но, к счастью, на все эти вопросы модно найти ответ, зная принципы калибровки.
Согласно уравнению Нернста, для рН-электродов значение mV при рН 7 равно 0 мВ (нейтральное), а наклон/угол составляет 59.16 мВ. Это означает, что теоретически электрод изменит свой выход на 59.16 мВ для каждой единицы рН (например, pH 6 до pH 7 будет составлять 59.16 мВ/рН), но только теоретически, поскольку электроды с возрастом меняют свой угол. На практике электрод может вести себя немного иначе (например, наклон 58.2 мВ и смещение 8 мВ). Калибровка это компенсирует, определяя фактический наклон и смещение вашего электрода, используя известные буферы. Для достижения наилучших результатов вы должны убедиться, что калибровка осуществляется с участием буферов, «копирующих» ваш образец. Буфер pH 7 всегда должен быть включен в калибровку для отладки «нейтральной» точки. Это значит, что если ваш образец имеет рН 8.6, следует использовать для калибровки растворы рН 7 и pH 10.
Что же касается частоты калибровки, она зависит от того, насколько высокая точность необходима вам для измерений. Если допустимо закрыть глаза на небольшую погрешность, то ежедневная калибровка не является необходимостью, но по-прежнему настоятельно рекомендуется.
Ошибка №6: неправильный выбор электрода
Не все pH-электроды «одинаково полезны», а даже с наилучшей техникой не будет гарантии получения качественных измерений. Это связано с тем, что некоторые электроды лучше других подходят для определенных применений. Использование «неправильных» электродов может приводить к увеличению времени отклика и сокращению срока службы электродов.
Рассмотрим стандартный электрод pH. Он рассчитан для широкого спектра применений, однако он идеален не для всех образцов. Проблемы возникают, когда рН измеряется в полутвёрдых и твёрдых средах, а также в растворах с твёрдыми взвешенными частицами – например, вино, сточные воды, продукты питания. Образцы с низким содержанием ионов – например, питьевая вода – также могут создавать проблемы с временем отклика и стабильностью измерений. В таких случаях лучше всего использовать электрод, наилучшим образом подходящий для конкретных образцов. Например, конические сенсорные электроды с открытыми переходами позволяют напрямую измерять твердые и полутвёрдые образцы, устраняя необходимость суспензии. Электроды с несколькими керамическими соединениями позволяют электролиту быстрее диффундировать в образец, что обеспечивает наибольшую стабильность при измерении рН образцов с низкой проводимостью.
Ошибка №7: слишком туго завинченная крышка отверстия для заполнения электрода
Большинство современных рН-электродов конструктивно являются двумя электродами в одном: чувствительным электродом и эталонным электродом. Для эталонного требуется медленный, но устойчивый поток электролита из электрода и в раствор. Между тем, когда крышка отверстия для заполнения электрода плотно прикручена, электролит не может легко диффундировать из электрода и в раствор. Это приводит к неустойчивому чтению рН образцов, которое не может стабилизироваться в течение обычного промежутка времени. К счастью, исправить эту ошибку можно, просто ослабив или сняв крышку заливной горловины.
Ошибка №8: Низкий уровень заполнения электролита
Если вы не пополняете электролит время от времени, то его недостаточный уровень может повредить измерениям. Поток электролита из эталонного электрода позволяет в конечном итоге принимать значение mV от pH электрода и преобразовывать его в соответствующее значение pH. Поэтому убедитесь, что ваш электрод пополнен электролитом. Уровень заливки должен составлять менее полудюйма по отношению к крышке заливного отверстия.
Ошибка №9: Недостаточное погружение электрода в образец
Многие думают, что для измерения рН достаточно, чтобы электрод коснулся образца. Однако реальность заключается в том, что измерительная и эталонная части должны быть полностью погружены в измеряемый раствор. Датчик pH работает, потому что чувствительное стекло взаимодействует с образцом и производит напряжение, которое сравнивается с эталонным электродом, стабильным во всех образцах. Без контакта с образцом хотя бы одной из этих частей вся измерительная система оказывается неполной, что приводит к ошибочным значениям.
Проблемы с погружением легко корректируются путем добавления в ёмкость для измерений достаточного количества пробы.
Ошибка №10: Использование старого или устаревшего электрода
Так же, как и любое оборудование, электроды необходимо периодически заменять. Ведь по мере того, как возраст электродов увеличивается, чувствительная часть стекла разрушается и становится менее отзывчивой, чем когда она была новой. В конце концов, ваш электрод перестанет адекватно реагировать на изменения pH.
Существуют некоторые значения, зная которые можно сделать выводы о правильности функционирования электрода – например, уже упомянутые наклон и смещение. Эти цифры могут быть определены во время калибровки.
Смещение – это просто отсчет mV в буфере pH 7, а наклон – это изменение mV на единицу pH. На многих метрах эти значения можно просмотреть автоматически. Нормально функционирующие электроды имеют наклон между 85-105%, в то время как смещение должно укладываться в отрезок ± 30 мВ.
Впрочем, иногда, несмотря на все усилия, электрод по-прежнему не работает так, как вам бы хотелось. Это означает, что электрод устарел и пришло время его заменить.
По материалам статьи Дэйва Масулли, выпускника Колледжа Род-Айленда, обладателя ученой степени по химии и биологии, сотрудника Hanna Instruments. Среди главных увлечений Дэйва – научный анализ продуктов питания под чашечку хорошего кофе.
