Det är ofta mycket viktigt att känna till pH-värdet för det vatten du använder i laboratoriet, för att se till att pH-värdet för de lösningar du använder ligger inom det optimala intervallet för dina experiment.

Den noggranna kontrollen av pH-värdet är viktig för ett stort antal laboratoriearbeten, från enzymatiska analyser, kemiska reaktioner och analytiska analyser till att skapa buffertar, lösningar och cellodlingsmedier; i samtliga fall kan det vara viktigt att upprätthålla ett stabilt och reproducerbart pH-värde för att få exakta resultat.

När du vill bestämma pH-värdet i ditt rena vatten kan du dock upptäcka att det faktiskt är mer komplicerat än vad du först trodde.

Ingen ”föroreningar”, inget pH?

Okej, rubriken ovan är inte riktigt sann… pH är ett mått på surhet eller alkalinitet, som bestäms av dissocieringstillståndet hos många molekyler. På grund av det ultrarena vattnets natur kan man inte helt enkelt bedöma pH-värdet med en vanlig laboratorieelektrod, som känner av joner i vattnet för att bestämma pH-värdet. Rent vatten innehåller en låg och instabil nivå av joner, vilket gör avläsningen av elektroder opålitlig – bara en del per miljard (ppb) H+ eller 150 ppb CO2 är allt som behövs för att ändra pH-värdet.

En mycket känslig lösning! pH-värdet i ultrarent vatten kommer lätt att påverkas av koldioxid som finns i luften och som diffunderar in i lösningen. Eventuella spår av syra eller bas i din provtagningsbehållare kommer också att påverka, liksom eventuella föroreningar i själva pH-elektrodens kalibreringsbuffertar. Att bestämma pH-värdet för ultrarent vatten ger därför ingen verklig praktisk insikt. För att komma runt detta problem behöver vi en ersättning för att mäta pH.

Den indirekta lösningen

Det faktum att rent vatten innehåller så låga nivåer av joner är faktiskt svaret på detta problem. Konduktivitet och resistivitet är mått på flödet av elektroner genom vätskan, och båda kan direkt korreleras till koncentrationen av joner i lösningen. När pH-värdet förskjuts bortom 7,0 minskar resistiviteten (reciproken till konduktiviteten) (se nedan) vilket gör att vi kan förutsäga lösningens pH-område.

Vid en resistivitet på 18,2 MΩ.cm vet vi att vatten har ett pH-värde på 7,0. Denna kunskap kan användas för att uppskatta pH-området vid vilket resistivitetsvärde som helst, till exempel måste en lösning med en resistivitet på 5 MΩ.cm ha ett pH i intervallet 6,3-7,8.

Hur man får korrekta pH-avläsningar

Användningen av konventionella pH-prober eller lackmus/pH-testpapper ger inte tillförlitliga resultat när man bedömer det verkliga pH-värdet i högrent vatten. Genom att använda ett alternativt mått som resistivitet övervinner man detta inneboende problem: ultrarent vatten med en resistivitet på 18,2 MΩ.cm ger ett pålitligt sätt att se till att vattnet ligger mycket nära pH 7,0. Detta innebär att du kan bedöma pH-värdet i ditt vatten utan att riskera kontaminering eller generera felaktiga resultat genom att använda traditionella elektroder.