Test per acquario

Scritto da Gibogi il . Postato in Chimica dell'acquario

medaglia1 1° classificato al articoli concorso di Acquariofilia Facile

Il pHmetro

Questo orribile nome, così cacofonico, deriva dal termine inglese pH-meter.
Probabilmente, in questo caso, sarebbe stato meglio mantenere quello in lingua originale.
Vabbè... questione di gusti...

Come si capisce dal nome, serve a misurare la concentrazione idrogenionica di una soluzione, ovvero la sua acidità... il famoso pH!

(Per coloro che sono saltati direttamente a questo capitolo, senza leggere i precedenti, ricordo ancora che abbiamo una trattazione completa sui termini scientifici in acquario, dove troverete informazioni sul pH e su altri parametri)

La sonda

Sostanzialmente, un pHmetro è costituito da un voltmetro elettronico e da una speciale sonda.

La risposta, in volt, viene convertita in valori logaritmici per ottenere il pH.

I terminali della sonda sono due, così composti:

  • L'anodo, un elettrodo di riferimento a calomelano (cloruro di mercurio), dal potenziale noto e costante.
    È immerso in una soluzione di cloruro di potassio, in un contenitore di vetro, dove c'è un piccolo setto poroso.
    Quest'ultimo isola chimicamente la soluzione interna da quella esterna, ma  permette il contatto elettrico.
  • Il catodo, un elettrodo indicatore, coperto da una sottile membrana di vetro.
    Al suo interno c'è un filamento in argento, immerso in una soluzione di acido cloridrico e cloruro d'argento, anche questa a pH noto.

Ho preparato un disegnino schematico, nella speranza che renda la spiegazione più semplice.

Quando immergiamo l'elettrodo in una soluzione, tra i due lati della membrana di vetro si forma una differenza di potenziale, che è funzione della differenza di pH tra le due soluzioni.
Il voltmetro misura tale tensione, poi la converte nel relativo valore di pH.

I primi pHmetri erano dotati di due elettrodi distinti, ma oggi ci sono strumenti con sonde compatte, che contengono entrambi gli elettrodi.
Quello visto in precedenza è indicato per un'installazione fissa, con la sonda costantemente immersa nell'acquario, ma esistono anche strumenti "a penna", molto pratici, più adatti a misurare saltuariamente:

 

La calibrazione

Lo strumento, prima di essere utilizzato, deve essere calibrato con una soluzione-campione a pH noto.
Consiglio di controllarlo periodicamente; all'inizio, anche ogni mese.
Poi, dopo le prime esperienze, vi regolerete da soli sulla necessità di tale controllo, nonché sulla sua frequenza.

Un pHmetro, tarato con una certa soluzione, avrà un errore minimo per valori prossimi a quello di taratura, ma tale errore andrà via via aumentando, allontanandosi da quel valore.

  • Esempio
    Supponiamo di calibrare lo strumento con soluzione a pH 7.
    - L'errore sarà trascurabile per valori tra 6 e 8.
    - Sarà rilevante per valori compresi tra 4 e 6, oppure tra 8 e 10.
    - Diventerà inaccettabile per valori inferiori al 4, o superiori al 10.

Per evitare questo problema, sono stati ideati strumenti con più punti di taratura, in modo da diminuirne l'errore di misura.
Alcuni ne hanno fino a 5, arrivando ad errori insignificanti su tutta la scala del pH.
Stiamo parlando, ovviamente, di strumenti professionali; oltre ad essere superflui per i nostri scopi, hanno costi proibitivi per il comune acquariofilo.

A titolo informativo, le soluzioni-campione in commercio sono:

  • pH 1.68
  • pH  4.01
  • pH  6.86
  • pH  7.01
  • pH  9.18
  • pH  10.01
  • pH  12.45

Per le nostre necessità, sono sufficienti strumenti ad un solo punto di taratura.
Non è molto comune che i nostri acquari vadano sotto pH 6, oppure sopra pH 8.
Visti i valori che ci troveremo a misurare, potremo calibrarli con soluzioni a pH 6.86 o pH 7.01.

La parte più delicata dello strumento è la membrana di vetro.
È consigliabile tenerla sempre umida, per evitare che possano crearsi microfratture, pregiudicandone il corretto funzionamento.

Per tale motivo, sono dotati di un tappo con spugnetta, oppure ovatta, da tenere sempre bagnata.
Allo scopo, si consiglia di usare una apposita soluzione a pH 3.
È sconsigliato l'uso di acqua distillata, che potrebbe causare degli scambi salini dall'interno della membrana verso l'esterno.

Il pHmetro è molto sensibile alla tensione di alimentazione; quando questa scende sotto i valori ottimali, la misura non è più attendibile.
Per questo, gli strumenti più validi sono dotati di una spia di batteria scarica.
quelli più economici non hanno tale spia; bisogna pertanto notare comportamenti anomali, per capire di dover sostituire le batterie.

Il pH è leggermente alterato anche dalla temperatura a cui si trova la soluzione.
Alcuni strumenti sono corretti in temperatura (ATC: automatic temperature compensation); sono cioè dotati di un termometro, con il quale si attua una compensazione della misura.

In questo caso, basta calibrare lo strumento con il valore relativo alla temperatura della soluzione-campione.
Automaticamente, il pHmetro correggerà le future misurazioni tenendo conto di eventuali differenze.

Attenzione!
Stiamo solo dando indicazioni, su come si calibra un pHmetro.
Questo non è un invito a scegliere strumenti con ATC, soprattutto di fronte ad una significativa differenza di prezzo.
Voglio sottolineare che il pH dipende dalla temperatura in misura minima, non come la conducibilità che vedremo più avanti
La correzione ATC, per le nostre necessità, è solo una finezza.
Dimostriamolo...

Sui campioni di riferimento di una nota azienda, c'è la variazione del pH in funzione della temperatura:

 Un ingradimento ci permette di evidenziare quanto detto in precedenza...

...ovvero, che l'errore è insignificante, all'interno dellle oscillazioni tipiche di un acquario.

Precauzioni nel tararlo

Prima di essere tarato, lo strumento deve essere ben sciacquato e asciugato con carta assorbente.
In un contenitore perfettamente pulito, si versa una quantità di soluzione-campione tale da coprire la sonda del pHmetro.
Si accende lo strumento, si agita un po, quindi si aspetta che la misura si sia stabilizzata.
Si calibra quindi lo strumento al valore di pH corrispondente, seguendo la procedura descritta nel libretto di istruzioni (diversa per ogni strumento).

La soluzione usata non deve mai essere riposta nel flacone, ma buttata via.
Altrimenti andrebbe ad inquinare tutta la bottiglia.
Per questo motivo, consiglio di usare bicchierini piuttosto piccoli.

A questo punto, il pHmetro è pronto per essere utilizzato.

Dopo l'utilizzo, è bene sciacquare il puntale; sarebbe meglio con acqua demineralizzata.
Ricordate di farlo sempre a strumento spento; potrebbe perdere la calibrazione.

Togliete l'acqua in eccesso, con due belle scrollate come si faceva con i vecchi termometri per la febbre, poi richiudetelo con l'apposito tappo.

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