Калибровка PH метра по буферным растворам: что это такое, зачем и как правильно делать?

Калибровка pH-метра по буферным растворам – это настройки прибора по специальным эталонным растворам с известным уровнем кислотности (pH). Процедура позволяет синхронизировать показания устройства с реальными физико-химическими значениями. Прибор после калибровки будет показывать точный и достоверный результат. Без калибровки даже дорогой лабораторный pH-метр может ошибиться, и исследование окажется недостоверным и неактуальным.

Приборы для измерения кислотности работают на основе электрохимического принципа. Электрод улавливает активность ионов водорода в жидкости, а микропроцессор преобразует сигнал в цифровое значение. Но со временем чувствительность электрода изменяется, так как на мембране оседают соли, белки, частицы грязи или накипь. Скачки температуры, контакт с агрессивными жидкостями, длительное хранение в сухом состоянии может приводить к искажению показаний. Калибровка возвращает прибору точность.

Типы pH-метров и их отличия

Приборы бывают разных типов. От вида pH-метра зависит способ настройки, частота калибровки и точность измерений.

1. Карманный pH-метр

Самый простой и компактный вариант. Легкий, работает от батареек, удобно брать в дорогу, на производство, на дачу, в бассейн. Карманный прибор подходит для проверки кислотности воды, напитков, аквариумов, почвы. Но у него есть особенности.

• Электрод часто несъемный и чувствителен к загрязнению.
• Прибор нужно калибровать чаще – минимум раз в неделю.
• Точность измерений обычно в пределах ±0.1 pH, измерения достаточно грубые, поэтому использовать его можно только для простых бытовых задач.

2. Портативный pH-метр

Универсальный вариант для лабораторий, полевых исследований и простых технологических операций. Портативные модели позволяют измерять кислотность разных жидкостей, к примеру, агрессивных химреактивов и пищевых растворов. Их корпус герметичен, поэтому прибор можно использовать на открытом воздухе, в производственных цехах и при контроле сточных вод.

• Прибор оснащен сменным электродом.
• Может иметь функцию температурной компенсации, а также возможность многоточечной калибровки.
• Погрешность, как правило, не более 0,05 pH.

3. Лабораторный pH-метр

Профессиональный прибор для научных и аналитических работ. Имеет высокую чувствительность и погрешность не более ±0.01 pH. Самый точный прибор. Оснащен подставкой для электрода, автоматическим подбором температурной компенсации, возможностью подключения к компьютеру и сохранением данных. К калибровке лабораторных pH-метров относятся наиболее строго. Она проводится по трем или более буферным растворам и с обязательной проверкой линейности шкалы.

Для чего выполняют калибровку pH-метра?

В химической, пищевой и фармацевтической промышленности, при лабораторных исследованиях и даже при контроле качества питьевой воды даже минимальная погрешность может оказаться критичной. Измерения «на глаз» могут сделать продукт непригодным для использования или даже небезопасным для человека или окружающей среды. Поэтому важно регулярно калибровать прибор.

Основные задачи калибровки:

• Компенсировать старение электрода. Со временем чувствительность сенсора падает, и прибор начинает ошибаться.
• Учесть особенности среды. Разные жидкости – вода, спирт, масло, кислота – влияют на электрод по-разному.
• Скорректировать показания после длительного хранения. Электрод, оставшийся без раствора, теряет контакт с внутренним электролитом.
• Обеспечить повторяемость измерений. Чтобы каждый замер воды или раствора был сопоставим с предыдущим.

Без периодической настройки в применении измерительного прибора теряется смысл. Вы можете изучать вещество, но уверенности в точности данных не будет.

Когда нужна калибровка pH-метра?

Опытные химики говорят: «Лучше калибровать слишком часто, чем слишком поздно».
Калибровка требуется в следующих случаях:

• Перед первым использованием нового прибора. Производитель калибрует pH-метр на заводе, но поскольку неизвестно, сколько времени прошло с момента производства до момента первого применения, pH-метр нужно откалибровать.
• После замены электрода. Даже одинаковые электроды могут иметь небольшие различия.
• После длительного простоя или хранения в сухом месте. Электрод требует обязательной перенастройки.
• Если измеряются жидкости с экстремальным pH (меньше 3 или больше 10). После таких растворов чувствительность электрода временно изменяется.
• Когда показания не сходятся или не совпадают с эталонными растворами. Это верный признак необходимости калибровки.

Для бытовых задач, например, контроля над питьевой водой, достаточно калибровать раз в 2–3 недели. Для лабораторных анализов перед каждой серией измерений. Если pH-метр используется каждый день, калибровку выполняют также ежедневно перед началом новых измерений. Если прибор используется редко, калибровать нужно минимум раз в неделю. Если кажется, что электрод загрязнился, лучше также сделать калибровку.

Выбор буферного раствора для калибровки

Буферный раствор – это жидкость с точно установленным значением pH, которое не меняется при добавлении небольшого количества кислоты или щелочи. Он служит эталоном при настройке pH-метра. Самые распространенные растворы - pH 4.01, pH 6.86 (или 7.00) и pH 9.18 (или 10.00).

Значение pH	Назначение	Цвет раствора
4.01	Для кислых сред (вино, сок, молочные продукты)	Красный или розовый
6.86	Нейтральная точка, используется для основной настройки	Зеленый
9.18	Щелочная среда (мыло, моющие средства, промышленные растворы)	Синий

 

Чем точнее подобрать буферные растворы под диапазон измерений, тем выше достоверность. Например, если вы работаете с кислым раствором, смысла использовать pH 9.18 нет, так как прибор будет корректно откалиброван только в верхней части шкалы.

Буферные растворы бывают готовые (жидкие) и в порошке, который разводят дистиллированной водой. Готовые растворы удобнее, но хранятся недолго. Порошковые дешевле и стабильнее при транспортировке.

Пошаговая инструкция по калибровке pH-метра

Ниже приведена подробная инструкция, подходящая для большинства современных pH-метров.

1. Подготовка прибора. Включите pH-метр, дайте ему стабилизироваться пару минут. Если прибор использовался недавно, убедитесь, что электрод хранится во влажном состоянии.
2. Промывка электрода. Ополосните его дистиллированной водой, чтобы удалить остатки предыдущей жидкости. Промокните бумажной или безворсовой салфеткой, но не трите, чтобы не повредить.
3. Первый этап – калибровка по нейтральной точке (pH 6.86). Поместите электрод в раствор, подождите 30–60 секунд, пока показания стабилизируются. Прибор должен распознать значение. После этого выполните настройку при помощи кнопки или регулятора.
4. Второй этап – калибровка по кислому или щелочному раствору. Для кислотных жидкостей pH 4.01, для щелочных pH 9.18. Зафиксируйте, когда показания станут стабильным.
5. Промежуточная промывка. После каждого раствора электрод промывают дистиллированной водой, чтобы не смешивать буферы.
6. Проверка точности. После калибровки снова поместите электрод в один из растворов. Если показания отклоняются не более чем на ±0.05 pH, настройка выполнена корректно.
7. Завершение. Промойте электрод, поместите его в защитный колпачок с раствором или специальной жидкостью для хранения.

Как избежать ошибок при калибровке?

Риск ошибки есть всегда, даже если четко соблюдать руководство. Поэтому нужно обратить внимание также на типичные ошибки и способы их избежать.

• Не используйте старые буферные растворы. После открытия флакона срок их службы — 3–6 месяцев.
• Не трогайте электрод руками. Отпечатки пальцев изменяют его отклик.
• Следите за температурой. Значение pH буферных растворов указано при 25 °C; при другой температуре оно смещается.
• Проверяйте срок службы электрода. Обычно он служит 6–12 месяцев.
• Храните электрод правильно. Никогда не оставляйте его сухим, он потеряет чувствительность.
• Измеряйте в спокойной жидкости. Пузырьки воздуха или движение раствора мешают сделать точные замеры.
• Не используйте одну и ту же емкость для разных растворов. Даже капля чужого буфера может исказить результат.
• Не пренебрегайте промывкой электрода. Если на электроде остался предыдущий раствор, результат может быть неточным.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли калибровать прибор по водопроводной воде?
Нет. Вода из-под крана не является стабильным эталоном, ее кислотность постоянно меняется из-за растворенных солей и хлора. Для калибровки используются профессиональные буферные растворы.

Что делать, если прибор не принимает значение буфера?
Проверьте чистоту электрода и срок годности раствора. Иногда помогает повторная промывка и повторная калибровка.

Сколько точек калибровки нужно?
Для бытовых измерений достаточно двух, для лабораторных три и более.

Можно ли использовать порошковые буферы разных производителей?
Да, если они сертифицированы и соответствуют международным стандартам.

Как понять, что электрод износился?
Если даже после калибровки прибор показывает нестабильные или неверные значения, пора его менять.

Что делать, если электрод очень медленно стабилизируется?

Это признак старения электрода. Попробуйте реанимировать его, промыв в слабом кислотном растворе, а затем снова в буфере. Если не помогает, возможно, электрод исчерпал свой ресурс.