pH-measurement (Everything from A – Z including best practices and examples)

Význam tématu

pH-měření je jednou z nejrozšířenějších analytických metod, která je nezbytná pro kontrolu kvality a optimalizaci chemických, biologických i průmyslových procesů. Přesné určení pH významně ovlivňuje účinnost reakcí, stabilitu produktů, prevenci koroze i biochemické procesy v potravinách, kosmetice, farmacii či v ochraně životního prostředí.

Cíle a přehled studie / článku

Tento dokument přináší systematický přehled od základů pH-skály založené na Nernstově rovnici až po praktické tipy pro uživatele. Popisuje klíčové pojmy, zdroje chyb (alkalická chyba, absorpce CO₂, drift, vychýlení), postupy kalibrace a údržby elektrod, různé typy pH-elektrod a jejich aplikaci v řadě vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Potenciometrické měření pH využívá kombi­nované skleněné elektrody (indikátor + referent) a vysokooperné měřiče společnosti Metrohm. Pro kalibraci se doporučuje minimálně dvoubodový postup s certifikovanými pufry, ideálně tříbodový. Instrumentace zahrnuje:

• pH-elektrody s různými typy diaphgramu (kapilární, keramický, gelový)
• referenční systémy LL-cartridge
• digitální elektrody s integrovanou elektronikou
• moduly pro připojení teplotního senzoru
• průtokové buňky a ruční či automatické měřící přístroje

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza různých elektrod prokázala, že volba membrány a diaphgramu zásadně ovlivňuje rychlost odezvy, drift a životnost senzoru. Dvojitá referenční dutinka minimalizuje poškození jedy elektrod, gelové elektrody redukují údržbu, speciální nevodné elektrolyty umožňují měřit pHe v ethanolu. Diskutuje se vliv skladování na vrstvu hydratace skla a význam pravidelné kalibrace pro udržení správného offsetu a Nernstova sklonu.

Přínosy a praktické využití metody

Měření pH pomocí moderních elektrod Metrohm nachází uplatnění v: kvalitativních laboratořích farmacie a potravinářství, monitoringu vodních zdrojů, půdních analýzách, výrobě chemikálií, galvanických koupelích i automatizovaných průmyslových provozech. Integrovaná správa kalibrací a dat navíc zajišťuje plnou stopovatelnost a shodu s normami USP, ASTM, ISO a OIV.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se růst využití inteligentních elektrod s interní pamětí, samočisticích mechanismů, bezdrátového přenosu dat a integrace do systémů Internetu věcí (IoT). Miniaturizované mikroelektrody pro mikrofluidní zařízení dále rozšíří aplikace v biologii a chemii na úrovni jediných buněk.

Závěr

Potenciometrické pH-měření je osvědčená, všestranná a nadále se vyvíjející metoda. Klíčové faktory pro spolehlivé výsledky jsou správná volba elektrody, pravidelná kalibrace, důsledná údržba a adekvátní skladování.

Reference

• Metrohm Application Note AN-T-173 – Determination of pHe value of denatured ethanol fuel according to ASTM D6423
• Metrohm Application Note AN-T-183 – Ethanol as blending component for petrol – Determination of pHe according to EN 15490
• Metrohm Application Note AN-T-201 – Determination of pH of engine coolants and anti-rusts according to ASTM D1287
• Metrohm Application Note AN-T-211 – Fully automated wine analysis – Determination of free and total sulfurous acid, reductants, total acidity and pH value according to OIV-MA-AS313-15
• Metrohm Application Bulletin AB-040 – Determining the pH value of paper
• Metrohm Application Bulletin AB-071 – pH value and oxidation reduction potential in soil samples
• Metrohm Application Bulletin AB-084 – Titrimetric analysis of vinegar
• Metrohm Application Bulletin AB-085 – Titrimetric analysis of jams, fruit and vegetable juices and their concentrates
• Metrohm Application Bulletin AB-086 – Measuring the pH value of dairy products
• Metrohm Application Bulletin AB-178 – Fully automated water analysis
• Metrohm Application Bulletin AB-188 – pH measurement technique
• Metrohm Application Bulletin AB-221 – Standard methods in water analysis
• Metrohm Application Bulletin AB-225 – Simple wine analysis
• Metrohm Monograph: Electrodes in Potentiometry
• Metrohm Monograph: Practical aspects of modern titration
• ASTM D6423 – Standard Test Method for Determination of pHe, Ethanol, Denatured Fuel Ethanol and Fuel Ethanol Blends
• ASTM D1293 – Standard Test Methods for pH of Water
• ASTM D1287 – Standard Test Method for pH of Engine Coolants and Anti-rusts
• ASTM D4972 – Standard Test Methods for pH of Soils
• ISO 10390 – Soil quality – Determination of pH
• EN 15933 – Sludge, treated biowaste and soil – Determination of pH
• OIV-MA-AS313-15 – pH value
• AOAC 945.10 – pH of Beer
• ISO 6588-1 – Paper, board and pulps – Determination of pH of aqueous extracts – Part 1: Cold extraction
• ISO 6588-2 – Paper, board and pulps – Determination of pH of aqueous extracts – Part 2: Hot extraction
• ASTM D7946 – Standard Test Method for Initial pH (i-pH)-Value of Petroleum Products
• ASTM D1172 – Standard Guide for pH of Aqueous Solutions of Soaps and Detergents
• ASTM D2810 – Standard Test Method for pH in Leather
• ASTM D5464 – Standard Test Method for pH Measurement of Water of Low Conductivity
• EN ISO 10523 – Water quality – Determination of pH
• ASTM D2110 – Standard Test Method for pH of Water Extractions of Halogenated Organic Solvents and Their Admixtures
• ASTM D4584 – Standard Test Method for Measuring Apparent pH of Electrocoat Baths
• ISO 4045 – Leather – Chemical tests – Determination of pH and difference figure