Det er ofte meget vigtigt at kende pH-værdien af det vand, du bruger i laboratoriet, for at sikre, at pH-værdien af de opløsninger, du bruger, er inden for det optimale område for dine eksperimenter.
Den omhyggelige styring af pH er vigtig i en lang række laboratorieopgaver, lige fra enzymatiske analyser, kemiske reaktioner og analytiske analyser til oprettelse af buffere, opløsninger og cellekulturmedier; i alle tilfælde kan det være afgørende for nøjagtige resultater at opretholde en stabil og reproducerbar pH-værdi.
Men når du går i gang med at bestemme pH-værdien af dit rene vand, vil du måske opdage, at det faktisk er mere komplekst, end du måske først havde forventet.
Ingen “forurenende stoffer”, ingen pH?
Okay, overskriften ovenfor er ikke helt sand… pH er et mål for surhed eller alkalitet, der bestemmes af adskillige molekylers dissocieringstilstand. På grund af ultrarent vands natur kan man ikke blot vurdere pH-værdien med en almindelig laboratorieelektrode, som registrerer ioner i vandet for at bestemme pH-værdien. Rent vand indeholder et lavt og ustabilt niveau af ioner, hvilket gør elektrodeaflæsning upålidelig – blot én del pr. milliard (ppb) H+ eller 150 ppb CO2 er alt, hvad der er nødvendigt for at ændre pH-værdien.
En følsom løsning, ja! pH-værdien i ultrarent vand vil let blive påvirket af CO2 i luften, der diffunderer ind i opløsningen. Eventuelle spor af syre eller base i din prøveudtagningsbeholder vil også have en effekt, ligesom enhver forurening i selve pH-elektrodens kalibreringsbuffere vil have en effekt. Bestemmelse af pH-værdien i ultrarent vand giver derfor ingen reel praktisk indsigt. For at komme uden om dette problem har vi brug for en erstatning for at måle pH.
Den indirekte løsning
Det faktum, at rent vand indeholder så lave niveauer af ioner, er faktisk svaret på dette problem. Ledningsevne og resistivitet er mål for strømmen af elektroner gennem væsken, og begge kan korreleres direkte med koncentrationen af ioner i opløsningen. Når pH-værdien bevæger sig ud over 7,0, falder resistiviteten (det reciprokke af ledningsevnen) (se nedenfor), hvilket giver os mulighed for at forudsige opløsningens pH-område.
Ved en resistivitet på 18,2 MΩ.cm ved vi, at vand har en pH-værdi på 7,0. Denne viden kan bruges til at estimere pH-området ved enhver resistivitetsværdi, f.eks. må en opløsning med en resistivitet på 5 MΩ.cm have en pH i intervallet 6,3-7,8.
Sådan får du korrekte pH-aflæsninger
Brug af konventionelle pH-sonder eller lakmus/pH-testpapir giver dig ikke pålidelige resultater, når du skal vurdere den sande pH-værdi af højrent vand. Ved at gøre brug af en alternativ måling som resistivitet overvindes dette iboende problem: Ultrarent vand med en resistivitet på 18,2 MΩ.cm giver en pålidelig måde at sikre, at vandet er meget tæt på pH 7,0. Det betyder, at du kan vurdere pH-værdien af dit vand uden at risikere forurening eller generere unøjagtige resultater ved brug af traditionelle elektroder.