градуировка рн метра что это такое
Градуировка рн метра что это такое
Градуировка vs Калибровка.
Вы собираетесь измерить pH с помощью pH-метра. Для того, чтобы получить правильный результат, важно, чтобы pH-метр был готов к работе. Важнейшей частью подготовки прибора к измерению является его градуировка и калибровка. Иногда эти понятия используют взаимозаменяемо, но различия все-таки есть.
Градуировка – это процедура снабжения некоторого устройства шкалой. Давайте рассмотрим процедуру подробнее: например, мы можем превратить прямую палку в средство измерение длины, снабдив ее шкалой, например, с помощью спичек – отградуировав ее по спичкам. Палка отличается от линейки именно наличием шкалы, с помощью которой мы можем измерять длину. Хотя pH-метр намного более сложное средство измерения, чем линейка, идея градуировки остается прежней: снабдить прибор «шкалой», позволяющей проводить измерения.
Простой пример: если градуировка выполнена некорректно, средство измерения имеет шкалу, но точность измерения будет превышена. Другой пример: с течением времени под влиянием погодных условий, устройство может менять свои физико-химические свойства, так что его шкала «искажается». Для того, чтобы «подстроить» измерительное средство для достижения требуемой точности измерений, проводится процесс калибровки. Калибровка может включать в себя процедуру градуировки с последующей проверкой точности прибора.
Следует упомянуть еще одно важное понятие: поверка. В частности, вы можете приобрести pH-метр с поверкой или без поверки. Поверка – это калибровка прибора, выполненная официальной организацией.
Принцип работы pH-метра.
pH-метр – это прибор, предназначенный для измерения параметра pH в различных средах: в воде, в растворах, в почве, в продуктах питания, физиологических жидкостях (кровь, моча, слюна и т.д.) и других водных и неводных средах.
Параметр pH (показатель кислотности) – один из важнейших и часто измеряемых показателей в химии. Он связан с активностью ионов водорода H+, изменяется в пределах от 0 до 14 и отражает кислотные или щелочные свойства среды. Величина pH определяется как минус логарифм от активности (A) ионов водорода в среде:
pH=-log(A)
Чем больше активность ионов водорода H+, тем сильнее выражены кислотные свойства среды. Напротив, по мере возрастания кислотных свойств, величина pH уменьшается.
Любой pH-метр измеряет разность потенциалов между двумя электродами, погруженными в исследуемую среду. Эти электроды могут быть объединены в единую систему – комбинированный электрод, но принцип действия остается тем же самым.
Каким же образом из разности потенциалов можно определить величину pH?
Дело в том, что разность потенциалов dU между двумя электродами, помещенными в раствор, и pH раствора связаны линейной зависимостью:
dU=a*pH+b
Параметры a и b зависят от температуры и характеристик измерительной системы, в частности, характеристик электродов, но при постоянной температуре и постоянных характеристиках системы можно считать их постоянными. Зная a и b, величину pH легко вычислить, решив линейное уравнение:
pH=(dU—b)/a
Именно это и делает прибор, для того, чтобы определить показатель кислотности pH по измеренной разности потенциалов.
Градуировка рн метра что это такое
Что такое градуировка, калибровка, поверка?
Вы собираетесь измерить pH с помощью pH-метра. Для того, чтобы получить правильный результат, важно, чтобы pH-метр был готов к работе. Важнейшей частью подготовки прибора к измерению является его градуировка и калибровка. Иногда эти понятия используют взаимозаменяемо, но различия все-таки есть.
Градуировка – это процедура снабжения некоторого устройства шкалой. Давайте рассмотрим процедуру подробнее: например, мы можем превратить прямую палку в средство измерение длины, снабдив ее шкалой, например, с помощью спичек – отградуировав ее по спичкам. Палка отличается от линейки именно наличием шкалы, с помощью которой мы можем измерять длину. Хотя pH-метр намного более сложное средство измерения, чем линейка, идея градуировки остается прежней: снабдить прибор «шкалой», позволяющей проводить измерения.
Простой пример: если градуировка выполнена некорректно, средство измерения имеет шкалу, но точность измерения будет превышена. Другой пример: с течением времени под влиянием погодных условий, устройство может менять свои физико-химические свойства, так что его шкала «искажается». Для того, чтобы «подстроить» измерительное средство для достижения требуемой точности измерений, проводится процесс калибровки. Калибровка может включать в себя процедуру градуировки с последующей проверкой точности прибора.
Следует упомянуть еще одно важное понятие: поверка. В частности, вы можете приобрести pH-метр с поверкой или без поверки. Поверка – это калибровка прибора, выполненная официальной организацией.
Принцип работы pH-метра.
pH-метр – это прибор, предназначенный для измерения параметра pH в различных средах: в воде, в растворах, в почве, в продуктах питания, физиологических жидкостях (кровь, моча, слюна и т.д.) и других водных и неводных средах.
Параметр pH (показатель кислотности) – один из важнейших и часто измеряемых показателей в химии. Он связан с активностью ионов водорода H+, изменяется в пределах от 0 до 14 и отражает кислотные или щелочные свойства среды. Величина pH определяется как минус логарифм от активности (A) ионов водорода в среде:
pH=-log(A)
Чем больше активность ионов водорода H+, тем сильнее выражены кислотные свойства среды. Напротив, по мере возрастания кислотных свойств, величина pH уменьшается.
Любой pH-метр измеряет разность потенциалов между двумя электродами, погруженными в исследуемую среду. Эти электроды могут быть объединены в единую систему – комбинированный электрод, но принцип действия остается тем же самым.
Каким же образом из разности потенциалов можно определить величину pH?
Дело в том, что разность потенциалов dU между двумя электродами, помещенными в раствор, и pH раствора связаны линейной зависимостью:
dU=a*pH+b
Параметры a и b зависят от температуры и характеристик измерительной системы, в частности, характеристик электродов, но при постоянной температуре и постоянных характеристиках системы можно считать их постоянными. Зная a и b, величину pH легко вычислить, решив линейное уравнение:
pH=(dU—b)/a
Именно это и делает прибор, для того, чтобы определить показатель кислотности pH по измеренной разности потенциалов.
рН-метр. Как правильно откалибровать pH-метр
Калибровка – очень ответственный момент! Надо отдавать себе отчет о невозможности измерения рН с точностью большей, чем используемые стандарты. Например, если Вы хотите работать с точностью 0.01рН, то необходимо выполнение следующих условий: суммарная погрешность рН-метра и электрода не должна превышать 0.005 рН и проводить калибровку следует с особым вниманием на специальных высокоточных буферных растворах. Купить такие растворы нельзя, поскольку они не хранятся. Их придется готовить самостоятельно, с использованием специально подготовленных реактивов и воды.
Если у Вас нет возможности приготовить буфер с точностью +/- 0.005 рН, то придется довольствоваться фирменными буферными растворами, точность которых обеспечивается на уровне +/- 0.02рН. При калибровке по таким стандартам суммарная погрешность не будет превышать 0.04 – 0.03 рН, при условии, что погрешность прибора находится на уроне 0.01 рН. Это самая распространенная практика, и Вы не найдете ни одной методики или ГОСТа, где требовалась бы поддержание рН с точностью выше, чем 0.05 рН. Исключение составляют лишь некоторые фармацевтические и специализированные производства.
Современные рН-электроды как правило комбинированные, т.е. в одном корпусе находятся и рН-электрод, и электрод сравнения. Помимо удобства в работе, это обеспечивает более быстрый отклик и снижает суммарную ошибку.
Изоэлектрическая точка для таких электродов находится на рН=7 (0 мВ). Поэтому, в первую очередь, прибор следует калибровать по буферу с нейтральным рН (например, 6.86 или 7.01). Вторую точку следует выбирать на расстоянии примерно 3 единицы рН, т.е. рН=4 или 10. Если прибор калибруется только по двум буферам, то выбор второй точки зависит от диапазона, в котором Вы преимущественно работаете. Если это щелочные растворы, то воспользуйтесь буфером с рН=10, если кислые – с рН=4. Это связанно с некоторой разницей в наклонах калибровочных прямых в кислой и щелочной области. Проблем не возникнет, если Ваш прибор может калиброваться по трем и более точкам. В этом случае порядок калибровки не важен, так как рН-метр самостоятельно его отслеживает.
На недорогих моделях рН-метров (HI8314, Piccolo, Checker) для калибровки предусмотрены два винта: один для настройки изоэлектрической (опорной) точки (рН7), другой для настройки наклона (рН4/10). Очень часто при использовании их путают, и возникает ситуация, когда взаимное положение винтов не позволяет провести калибровку. В этом случае, перед проведением калибровки следует выставить оба винта в среднее положение (1/2 оборота для Piccolo и 15-16 оборотов для остальных моделей от крайнего положения).
Наиболее совершенные модели рН-метров имеют т.н. поддержку GLP, которая помимо даты последней калибровки позволяет оценить состояние электрода на основании данных об отношении наклона калибровочной кривой к теоретическому значению (59.16 при 25С) в %. Если у прибора нет поддержки GLP, но имеется режим измерения мВ, то наклон можно рассчитать самостоятельно, измерив значение мВ в буфере рН=7 и рН=4.
Зачем и как калибровать pH метр
Как известно, калибровка рН метров и электродов выполняется с помощью калибровочных растворов рН, также называемых буферами рН. При этом, многие пользователи пытаются создавать калибровочные растворы самостоятельно, чтобы сэкономить денежные средства. Однако эти самодельные буферы не являются точными или стабильными, и в конечном итоге, используя их, вы лишь потратите время зря, не добившись правильной калибровки измерительного устройства.
Профессионально изготовленный рН-буфер намного более стабилен и устойчив к изменениям. Использование высококачественного буфера для калибровки вашего измерителя перед каждым использованием – это единственный проверенный способ всякий раз получать самые точные результаты.
Зачем вам нужно калибровать рН метр?
Частые калибровки – это наилучшая привычка, которой следует обзавестись специалисту, выполняющему измерения pH, потому что калибровка сохраняет ваши показания точными и надежными. Функционирование электродов основано на наклоне и смещении (уравнение Нернста), тем не менее, все электроды меняют свои свойства с возрастом, и в действительности электрод не будет вести себя одинаково каждый раз и «опираться» в своей работе лишь на уравнение Нернста. Здесь-то и выступает на арену калибровка. Правильная калибровка компенсирует стареющий электрод, определяя его фактический наклон и смещение при использовании известных буферов, и «обновляет» его для наилучшего соответствия.
Использование растворов для калибровки pH также может предупредить вас о любых повреждениях электрода: здесь снова вступают в игру наклон и смещение. Смещение – это показания электрода в милливольтах (мВ) в буфере с нейтральным значением pH=7, а наклон – это изменение мВ на единицу pH. Если с этими значениями во время калибровки что-то не так, то это явный признак того, что датчик поврежден, загрязнён или является слишком старым и его необходимо заменить.
Современный рынок измерительного оборудования предлагает три различных типа решений для калибровки pH: стандартные, технические и высокоточные (или, так называемые, миллезимальные – от английского millesimal «тысячная часть»). На первый взгляд, в таком изобилии нетрудно заблудиться, поэтому для наилучшего понимания, какое из этих решений подойдёт именно вам, разберём каждое из них по порядку.
Стандартные решения для калибровки pH тестеров
Стандартные калибровочные растворы pH имеют точность +/- 0.01 pH при 25 °C (77 °F) и наделены семью различными значениями pH от 1.68 до 10.01. Наиболее популярными и часто используемыми буферами являются растворы с номиналами 4.01, 7.01 и 10.01. Они окрашены в соответствующие разные цвета, поэтому их легко определить, даже когда вы так заняты работой, что вам некогда разглядывать этикетку с отображением номинала буфера.
Как и другие калибровочные буферы, стандартные решения выполнены в соответствии со стандартами ISO, а также отслеживаются по NIST и имеют различные варианты упаковки, от одноразовых саше до крупных ёмкостей, рассчитанных на несколько калибровок. Стандартные растворы отлично подходят для применения практически в любых условиях и на большинстве рН метров. Независимо от того, измеряете ли вы рН сыра или мяса с помощью беспроводного рН метра или используете настольный измеритель для определения рН крови в лабораторных условиях, стандартные буферы рН, скорее всего, подойдут вам.
Если вы измеряете pH в образце, который выходит за пределы диапазона точности 25 °C, рекомендовано обратиться к таблице, которая, как правило, прилагается к упаковке или нанесена на ней, чтобы узнать фактический диапазон pH для этой температуры. Также следует обратить внимание, что, хотя все стандартные решения для калибровки сертифицированы, не все из них поставляются с сертификатом. Некоторые сертификаты могут быть доступны по запросу.
Технические решения для калибровки pH тестеров
Технические решения для калибровки электродов и тестеров рН обладают той же точностью и соответствуют тем же спецификациям, что и стандартные калибровочные растворы, и точно так же поставляются с сертификатами. Однако разница в том, что они находятся в более широком диапазоне, чем базовые, и охватывают практически каждую точку на шкале рН, так что, вы можете ограничить свою калибровку любым желаемым измерением.
Говоря о технических решениях нельзя не упомянуть так называемый брекетинг. Что это такое? Брекетинг, также известный как двухточечный или многоточечный вид калибровки, являет собой отладку измерителя по двум точкам pH: одна из них находится выше, а другая – ниже желаемого диапазона pH. К примеру, если вам требуется определить pH образца, представляющего собой лимонный сок, приблизительно наделённый значением pH, равным 2, вы можете применить технические буферы номиналом 1.00 и 4.01 для двухточечной калибровки по этим значениям.
Для достижения ещё большей точности специалисты рекомендуют выполнить третью калибровку по нейтральной точке pH 7.01, поскольку именно таким путём можно определить смещение. Кроме того, калибровка при pH 7.01 поможет вам выявить такие проблемы, как загрязнённый или поломанный датчик, и предотвратит любые возможные ошибки в измерениях.
Миллезимальные калибровочные растворы
Высокоточные калибровочные растворы обладают широким диапазоном pH, который, однако, находится как бы «посередине»: он больше, чем у стандартных, но меньше, нежели у технических. Все они также имеют соответствующие сертификаты. Между тем, особенность миллезимальных решений заключается в их большей точности. В отличие от стандартных и технических, которые обладают точностью +/- 0.01, миллезимальные решения имеют точность +/- 0.002.
Высокоточные калибровочные решения используются в тех случаях, где точность до трёх десятичных знаков от единицы рН имеет решающее значение. Это, например, научные лаборатории, муниципальные установки питьевой воды и медицинские исследовательские учреждения. Таким образом, высокоточные рН метры с высокой производительностью (обычно это настольные стационарные лабораторные pH метры) должны быть откалиброваны с помощью миллезимальных растворов, с тем, чтобы с их помощью можно было выполнить измерения с точностью до 0.001.
Особенности хранения и использования калибровочных растворов
Многие из стандартных буферных растворов pH поставляются на рынок в специальных флаконах, одобренных Агентством Министерства здравоохранения и социальных служб США (FDA), чтобы обеспечить длительное поддержание ими соответствующих номиналов pH. Также для удобства использования многие из них упакованы в одноразовые пакетики-саше. Миллезимальные растворы также выпускаются в синих непрозрачных бутылках, не пропускающих свет, который влияет на срок хранения раствора. Тем не менее, даже если вы используете раствор в «правильной» упаковке, следует соблюдать определённые меры предосторожности, чтобы сохранить целостность и обеспечить точность калибровочных растворов.
Так, чтобы не загрязнять буферную жидкость, никогда не опускайте измерительный электрод прямо в бутылку с раствором. Вместо этого вылейте необходимый объём для калибровки в отдельную ёмкость, промытую деионизированной (DI) водой, и используйте эту ёмкость для калибровки. По окончании процедуры никогда не следует сливать отработанный буфер снова в ту же бутылку.
Периодичность имеет значение?
Хотя специалисты рекомендуют выполнять калибровку каждый день, мы все понимаем, что это весьма трудоёмкая задача, на выполнение которой многим попросту не хватает времени. Поэтому если высокая точность исследования для вас не принципиальна, то калибровки с периодичностью один или два раза в неделю будет вполне достаточно. А с учётом того, что срок годности буфера уменьшается после вскрытия бутылки, то если вы калибруете ваш измеритель только один раз в неделю, хорошим решением для вас могут стать одноразовые пакеты. Они гарантируют, что каждый раз для новой калибровки будете использоваться свежий буфер. Как правило, высококачественные калибровочные решения рассчитаны на долгий срок хранения, при условии, что упаковка не будет нарушена. После вскрытия такой буфер с номиналом pH ниже 7 служит, как правило, около 3-6 месяцев, а калибровочный раствор с pH более 7 проработает приблизительно 1-3 месяцев.
Калибровка Ph метра
Водородный показатель кислотности pH – один из ключевых факторов составления правильного питательного раствора для ваших растений. От кислотности раствора напрямую зависит, насколько будут усваиваться растением питательные элементы и, соответственно, здоровье ваших растений.
Для измерения pH также могут использоваться тестовые полоски или жидкий цветовой тест от разных производителей. Однако, продвинутые садоводы давно приобрели цифровой электронный pH-метр, который позволяет наиболее точно и своевременно контролировать кислотность питательного раствора.
Как и любой измерительный прибор, pH-метр требует регулярной калибровки для того, чтобы вы могли быть уверены в его точности. Процедура эта проста и доступна в домашних условиях. Ниже мы покажем пошаговый фотоотчёт по калибровке pH-метра.
Для калибровки pH-метра вам потребуются:
Чистая деионизированная вода, три ёмкости 300мл или более, сухие реагенты для подготовки буферных растворов, ложка для перемешивания.
Мы настоятельно рекомендуем использовать деионизированную воду, так как в воде из-под крана уже содержатся минеральные элементы, которые повлияют на показатели готового буферного раствора и, соответственно, на качество калибровки прибора. Такая вода может быть получена после обратноосмотического фильтра или приобретена в любом автомагазине, где она продаётся как «дистиллированная вода».
Деионизированная вода отличается крайне малым содержанием растворённых элементов. В нашем примере их содержание 10ppm (10 на миллион частиц воды). В питьевой воде из-под крана их содержание может доходить до 400ppm и это значительно повлияет как на калибровку pH-метра, так и на качество готового питательного раствора на основе этой воды. Для определения чистоты воды вы можете приобрести TDS/EC-метр.
Готовим буферный раствор. Для этого растворяем содержимое пакетиков в 250мл. деионизированной воды и хорошо перемешиваем до полного растворения осадка. PH-метр нужно прополоскать в отдельной ёмкости с чистой водой, чтобы смыть с прибора остатки солей от предыдущих измерений.
Погружаем pH-метр в готовый буферный раствор с кислотностью 4.0. Обратите внимание на показания приборов – эти приборы ранее активно использовались и их показатели далеки от идеальных.
Производим калибровку pH-метра. В новой версии прибора, той, что слева, есть функция автоматической калибровки. Для этого нужно удерживать кнопку «cal» на протяжении 5 секунд. Табло начнёт мигать и предлагать выбрать один из эталонных показателей. Нажатием на эту же кнопку выбираем «4.01». В более старой версии (справа) для калибровки применяется регулировочный винт на обратной стороне, который вращается с помощью небольшой плоской отвёртки. Доводим показатель до эталонного и готовимся к следующему шагу.
Предварительно прополоскав pH-метр в чистой воде, чтобы не смешивать буферные растворы, перемещаем его во вторую ёмкость с буферным раствором 6.86. Производим аналогичные действия, выбирая нужный показатель на приборе.
Повторяем процедуру калибровки pH-метра для полной уверенности. Не забываем каждый раз при перемещении прибора смывать остатки буферного раствора в чистой воде. Если вы всё сделали правильно, прибор порадует вас верными показателями.
Готово! Ваш pH-метр откалиброван и готов к работе. Храните прибор в вертикальном положении, налив в колпачок 1-2мл. воды. Измерительная головка прослужит дольше, если не будет пересыхать.
Также можно использовать готовый жидкий буферный раствор для калибровки, хоть это и менее удобно. Рекомендуем повторять процедуру калибровки pH-метра один раз в месяц, чтобы быть уверенным в его показаниях. Хороших вам урожаев!
Сопутствующие товары
Автоматизация гидропоники 8 датчиков
Прибор OVER GROWER® — это полная автоматизация выращивания растений на гидропонике. Это не просто ра..