Strumenti elettrici e da laboratorio · Analisi dell’acqua
Come si esegue la misura di pH e conducibilità dell’acqua
La misura di pH e conducibilità dell’acqua è alla base del controllo di qualità dei liquidi: il pH dice se una soluzione è acida o basica, la conducibilità quanti sali vi sono disciolti. Il pH si legge attraverso un elettrodo di vetro sensibile, ai capi del quale nasce una piccola tensione che dipende dall’acidità; poiché è una scala logaritmica, ogni unità corrisponde a una variazione di dieci volte. Proprio perché l’elettrodo deriva nel tempo, questi strumenti vanno sempre tarati con soluzioni tampone di riferimento e compensati in temperatura. Questa pagina spiega come un elettrodo misura il pH, perché la taratura è indispensabile e che cosa rivela la conducibilità, per eseguire una misura di pH e conducibilità dell’acqua affidabile.
La misura di pH e conducibilità dell’acqua è alla base del controllo di qualità dei liquidi: il pH dice se una soluzione è acida o basica, la conducibilità quanti sali disciolti contiene. Sono due parametri fondamentali per l’acqua potabile, di processo, di scarico, per le piscine, l’agricoltura e mille lavorazioni industriali.
Questa pagina spiega come un elettrodo misura il pH, perché questi strumenti vanno sempre tarati con soluzioni di riferimento, come la temperatura influenza la misura e che cosa rivela la conducibilità. È rivolta a chi controlla la qualità dell’acqua e dei liquidi in campo o in laboratorio.
Che cosa è il pH
Il pH esprime l’acidità o la basicità di una soluzione su una scala convenzionale: al centro sta la neutralità, sotto l’acidità, sopra la basicità. Come i decibel, è una scala logaritmica: ogni unità di pH corrisponde a una variazione di dieci volte dell’acidità reale. Per questo una differenza di poche unità rappresenta un cambiamento enorme nella composizione chimica del liquido.
Lo strumento misura il pH attraverso un elettrodo di vetro sensibile, ai capi del quale nasce una piccola tensione che dipende dall’acidità della soluzione. Lo strumento legge questa tensione e la converte in valore di pH. Poiché la tensione in gioco è minuscola e l’elettrodo invecchia, la misura non può prescindere da una taratura frequente.
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La taratura con le soluzioni tampone
A differenza di un righello, un pHmetro non è mai giusto “da solo”: la risposta dell’elettrodo cambia con l’uso e l’età, quindi va ricalibrata regolarmente. La taratura si fa immergendo l’elettrodo in soluzioni tampone, liquidi a pH noto e stabile: lo strumento apprende così la corrispondenza reale tra tensione e pH per quell’elettrodo in quel momento.
Perché almeno due punti
La taratura si fa su almeno due soluzioni tampone, tipicamente una neutra e una acida o basica, perché servono due punti per definire sia lo zero sia la pendenza della risposta dell’elettrodo. Un solo punto correggerebbe lo zero ma non la sensibilità, che è proprio ciò che degrada invecchiando. Le migliori tarature usano più punti che abbracciano l’intervallo di misura previsto.
La compensazione di temperatura
La risposta dell’elettrodo dipende dalla temperatura: la stessa soluzione dà letture leggermente diverse a temperature diverse. Per questo gli strumenti hanno una compensazione automatica di temperatura, con una sonda che la misura e corregge il valore di pH. Senza compensazione, una misura fatta in acqua fredda e una in acqua calda non sarebbero confrontabili.
La conducibilità
La conducibilità misura quanto una soluzione conduce la corrente elettrica, e questo dipende dalla quantità di sali disciolti: acqua pura conduce pochissimo, acqua ricca di sali molto. È quindi un indice rapido del contenuto totale di sostanze disciolte, usato per valutare la purezza dell’acqua, la salinità, la qualità di un’acqua di processo o l’esaurimento di un impianto di demineralizzazione.
La misura si fa con una cella a due o più elettrodi immersi nel liquido: si applica una tensione alternata e si misura la corrente che passa. Anche la conducibilità dipende fortemente dalla temperatura, e anche qui la compensazione automatica è indispensabile per ottenere valori confrontabili.
| Parametro | Che cosa indica | Sensore |
|---|---|---|
| pH | Acidità o basicità | Elettrodo di vetro |
| Conducibilità | Sali disciolti totali | Cella conduttimetrica |
La dipendenza dalla taratura con soluzioni di riferimento accomuna questi strumenti a tutti gli altri strumenti di misura, e la taratura periodica rientra nei Servizi di taratura, accessori e software. Gli analizzatori per l’acqua fanno parte della categoria Strumenti elettrici, acustici, ottici e da laboratorio.
La cura dell’elettrodo
L’elettrodo di pH è un componente vivo e deperibile: la sua membrana di vetro va tenuta idratata, mai lasciata asciugare, e conservata nell’apposita soluzione. Va pulito dopo l’uso e sostituito quando la taratura non riesce più a compensarne l’invecchiamento. Gran parte delle misure sbagliate di pH nasce da un elettrodo trascurato, non dallo strumento: la manutenzione dell’elettrodo è parte integrante della misura.
I modelli
Il pH si misura in modi diversi a seconda di che cosa si ha davanti: un liquido si legge per immersione, un semisolido richiede una sonda costruita per entrarci dentro senza rompersi e senza intasarsi. Questi due strumenti Testo coprono i due casi — una sonda a penetrazione solidale allo strumento, e un corpo unico su cui si cambia l’elettrodo secondo l’impiego. I dati tecnici completi — campi, accuratezze, sonde previste dal costruttore — sono nelle schede.
pH per semisolidi
Testo 205
Misuratore di pH e temperatura a impugnatura, con una sonda a penetrazione costruita per entrare nelle sostanze semisolide: puntale in materiale plastico infrangibile, diaframma forato, sonda sostituibile dall’utente. 0 … 14 pH con ±0,02 pH, temperatura 0 … +60 °C con ±0,4 °C, compensazione automatica e taratura a 1, 2 o 3 punti.
pH con elettrodi intercambiabili
Testo 206-pH1, pH2 e pH3
Un solo corpo e tre sonde: pH1 per i liquidi, pH2 per i semisolidi ricchi di proteine, pH3 con ingresso BNC per collegare un elettrodo esterno a scelta. 0 … 14 pH su tutte le versioni, ±0,02 pH su pH1 e pH2. Taratura a 1, 2 o 3 punti, Auto-Hold, custodia TopSafe e batteria CR2032.
La taratura resta la condizione perché la misura abbia valore. Con le soluzioni tampone, a uno, due o tre punti, si ristabilisce la corrispondenza corretta fra la tensione dell’elettrodo e il valore di pH letto dallo strumento.
Domande frequenti
Perché la risposta dell’elettrodo di vetro cambia con l’uso e l’invecchiamento: la tensione che genera per un dato pH si sposta nel tempo. La taratura con soluzioni tampone a pH noto ristabilisce la corrispondenza corretta tra tensione e pH per quell’elettrodo.
Perché due punti definiscono sia lo zero sia la pendenza della risposta dell’elettrodo. Un solo punto correggerebbe lo zero ma non la sensibilità, che è proprio ciò che degrada con l’invecchiamento. Le tarature migliori usano più punti nell’intervallo di misura.
Quanto l’acqua conduce la corrente elettrica, che dipende dai sali disciolti: acqua pura conduce pochissimo, acqua ricca di sali molto. È un indice rapido del contenuto totale di sostanze disciolte, utile per purezza, salinità e stato degli impianti di trattamento.
Perché sia la risposta dell’elettrodo di pH sia la conduzione degli ioni cambiano con la temperatura: la stessa soluzione dà letture diverse a temperature diverse. La compensazione automatica di temperatura corregge il valore e rende le misure confrontabili.
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