Testeur de pH

Guide d’achat d’un testeur de pH

La valeur du pH décrit le caractère d’une solution aqueuse par rapport à un comportement acide ou basique. Ce dernier, qu’il soit acide ou basique, dépend de l’activité des ions d’hydrogène. Le pH est un facteur important dans notre écosystème. Voici quelques exemples :

- Dans le monde végétal, le pH de la terre a un impact sur l’apport en nutriments à travers les racines et donc, sur la croissance générale de la plante.
- Le sang humain doit avoir un pH compris entre 7.35 et 7.45. Si le pH du sang est bas, l’hémoglobine absorbera moins d’oxygène, ce qui provoquera une acidose et, dans le cas contraire, lorsque le pH du sang est plus élevé, une alcalose se produit.
- Dans le monde sous-marin, certaines espèces de poissons nécessitent un lieu assez acide et les autres, un milieu plutôt alcalin.
- Dans le domaine de la chimie, la valeur du pH est un indicateur de la force d’un acide ou de base.
- Plusieurs méthodes ou un testeur de pH sont utilisés pour déterminer la valeur du pH.

Les photomètres de pH utilisent aussi l’effet du changement de couleur. Il faut prendre un échantillon d’eau pour la mesure puis le mesurer en deux étapes. Lors de l’étape 1 de mesure, un essai à blanc (seul l’échantillon est pris) est réalisé. Avant la deuxième étape de mesure, un réactif est ajouté à l’échantillon provoquant le changement de couleur de l’échantillon. Dans ce cas, le changement de couleur s’effectue avec un système de mesure optique et se transforme directement en valeur du pH. Les frais d’entretien pour un testeur de pH basé sur le procédé photométrique sont relativement faibles, mais les réactifs sont nécessaires à chaque mesure.

Un testeur de pH qui possède une électrode effectue des mesures rapidement et facilement. Ces appareils de mesure sont disponibles en version à poser sur une paillasse ou comme testeur de pH portable, ainsi que comme unité de mesure à installation fixe. La mesure avec une électrode est la méthode de mesure la plus commune pour déterminer la valeur du pH.

Pour des utilisations en laboratoires, on utilise généralement des appareils de paillasse avec des électrodes en verre. Ces électrodes en verre ont une paroi très fine et requièrent donc une manipulation précautionneuse. C’est pourquoi, dans un laboratoire, les électrodes en verre s’utilisent avec un support pour électrode, qui maintient les électrodes et s’équilibre avec les ressorts. Un testeur de pH de paillasse possède, dans la plupart des cas, une mémoire interne ou une interface à travers laquelle les données enregistrées ou mesurées à cet instant peuvent être transférées au PC. En ce qui concerne la source d’alimentation, en plus des dispositifs fonctionnant sur le secteur, certains modèles de testeur de pHp disponibles fonctionnent grâce à une batterie ou à plusieurs piles. Ce type de testeur de pH est très flexible et peut aussi être utilisé pour des mesures in situ.

Les systèmes de mesure de pH à installation fixe s’utilisent lorsque la valeur du pH doit être mesurée ou réglée constamment. Ce testeur de pH s’utilise principalement comme émetteur et envoie à distance les valeurs mesurées sous forme de signaux analogiques. Les signaux analogiques, p. 4 ... 20 mA ou 0 ... 10 V, sont transformés en contrôles électroniques et s’affichent sur des écrans, des appareils de dosage ou des pompes et des valves.

La plupart des testeurs de pH sur le marché sont des instruments à main portables.

Un testeur de pH portable existe dans de nombreuses versions différentes et avec différents équipements. Un mesureur de pH, qui forme une unité solide avec l’électrode, se nomme généralement testeur de pH. Ces types de testeur de pH sont les appareils les plus rentables et s’utilisent pour certaines mesures. Sachant que toutes les électrodes de pH sont soumises à la déviation et donc aussi à l’usure, au moment d’acheter un testeur de pH, il faut prendre en compte si l’électrode peut être remplacée. Le testeur de pH portable avec électrode remplaçable / amovible peuvent être utilisés dans presque tous les domaines, grâce la possibilité de changer rapidement l’électrode pour une spéciale. Un testeur de pH portable possède souvent une mémoire avec les valeurs mesurées, pouvant enregistrer la valeur actuelle ou, si la fonction d’enregistrement est disponible, toute la série de mesures. Les mémoires des valeurs mesurées sont conçues comme une mémoire interne ou comme un enregistreur de carte SD. À partir de ces testeurs de pH, les valeurs peuvent toujours être transférées à un PC et y être traitées. Pour une utilisation en milieu humide, le testeur de pH et l’appareil portable doivent être équipés d’une protection IP adéquate.

La sélection de l’électrode de pH doit toujours être fondée sur son utilisation. C’est pourquoi, dans les cas les plus communs, pour le testeur de pH portable, on choisira des électrodes avec un boîtier en plastique et un rembourrage de gel. Ces électrodes sont mécaniquement relativement stables et ne se détruisent pas directement lorsqu’elles se cognent aux parois et aux bords du récipient. Dans le secteur des produits alimentaires, les électrodes à pointe conique ou les électrodes encastrées dans une lame en acier inoxydable sont disponibles. Pour éviter de réduire la durée de vie des électrodes, elles doivent toujours être nettoyées après usage. En fonction de l’utilisation, des solutions de nettoyage spéciales sont requises. Dans le cas d’utilisations dans des eaux propres ou des milieux comparables, il est suffisant de nettoyer avec l’eau du robinet et de rincer avec de l’eau distillée. La conservation des électrodes de pH doit toujours se faire dans une solution de conservation pour électrodes de pH. Afin de compenser la dérive des électrodes de pH mentionnée plus haut, il est nécessaire d’effectuer, de temps en temps, un étalonnage du testeur de pH avec l’électrode. Pour ce faire, par exemple, des solutions d’étalonnage avec des valeurs de pH 4, 7 ou 10 peuvent être utilisées. Si les mesures de pH sont effectuées dans des milieux ayant des températures supérieures à 25 ° C, un testeur de pH avec une compensation automatique de température (ATC) est recommandé. Pour un testeur de pH avec ATC, le changement de la valeur mesurée causé par la température s’annule, respectivement s’élimine.

Information sur le testeur de pH

Directives DIN pour mesurer la valeur du pH dans un sol dur

Le pH du sol est un signe distinctif de sa teneur acide ou basique. Le pH du sol, comme dans tous les autres systèmes aqueux, est influencé par les systèmes de tampon naturels. La détermination a lieu en suspension (procédé d’extraction) du sol ou dans une solution saline neutre (chlorure de calcium 0,01 N ou chlorure de potassium) - méthode de mesure en laboratoire. Ici, puisque les ions H + absorbés par l’échangeur de sol sont remplacés par des ions-CaCl2, le pH mesuré de cette façon est d’environ 0,3-1,0 unités en-dessous du pH, qui se mesure en suspensions d’eau pure. Cependant, toutes les données qui apparaissent dans la littérature ne sont pas forcément correctes.

Exemple pratique : mesure du pH dans le sol avec une solution d’extraction de terre - Méthode de mesure en laboratoire conformément à DIN 19684 Partie 1

Réalisation d’une mesure de pH - méthode expérimentale
Préparez l’échantillon avec le mélange du sol (argile sèche) prélevé dans plusieurs points représentatifs de l’échantillonnage. Retirez les corps étrangers (par exemple, pierres, racines). Soulevez légèrement la terre avec les mains.

Suspension avec de l’eau distillée comme dissolvant
Cette méthode détecte l’acidité normale du sol. Les ions acides unis existants dans la matrice du sol ne sont pas détectés. Mettez 260 ml d’eau distillée dans 100 g d’un échantillon de mélange de terre et agitez cette suspension pendant 5 minutes. Laissez ensuite l’échantillon reposer pendant au moins 2 heures, mais pas plus de 24 heures.

Suspension avec solution de 0.01 M CaCl₂
Mélangez 75 ml de terre avec 300 ml de solution de CaCl₂ 0.01 M (0.01 M = 1.11 g de chlorure de calcium anhydre ou 1.47 g de CaCl₂ * 2 H₂ O pour 1 litre d’eau distillée), agitez fortement et laissez reposer pendant au moins 60 minutes. Mélangez l’échantillon juste avant la mesure et immergez l’électrode de pH et la sonde de température dans le liquide à mesurer.

La suspension avec une solution de 0.01 M CaCl₂ les ions d’hydrogène facilement remplaçables se détectent aussi incidemment, puisque ceux-ci s’échangent depuis la matrice de l’échantillon unie par les cations. Cette méthode de détermination est similaire au procédé à long terme dans le sol. C’est la raison pour laquelle le pH de cette suspension est entre 0.5 et 1.0 unités de pH, et est inférieur au pH des suspensions du milieu aqueux.

Enregistrez la valeur de mesure avec une précision de 0.01 pH lorsque la valeur mesurée est stable.

Indication de la valeur mesurée en suspension :
- Avec eau distillée : pH (eau distillée) x.xx (y °C) pH (eau distillée) 7.22 (23 °C)
- Avec CaCl₂ : pH (CaCl₂) x.xx (y ° C) pH (CaCl₂) 7.22 (23 °C)

Tenez compte du fait que, pendant n’importe quelle mesure de pH, une stabilité de la température entre le liquide mesuré et l’électrode peut se produire. Après la mesure, éliminez les contaminants de l’électrode de pH en la rinçant avec de l’eau distillée. Le capteur de pH ne doit subir aucun dégât mécanique. Ensuite, laissez l’électrode dans la solution de conservation.

Mesure du pH dans des liquides non aqueux
Il est recommandé de prendre en compte les indications suivantes lors de l’utilisation d’un testeur de pH :

- Le résultat sera plus précis si le capteur de l’électrode principale reste immergé dans le liquide à mesurer pendant 24 heures avant la mesure du pH.
- Il est très important d’utiliser les trois électrodes suivantes : l’électrode principale (verre) du testeur de pH, une électrode de référence et une électrode de compensation de température.
- Attendez 5 minutes pour que la valeur se stabilise avant de lire le résultat sur l’écran de votre testeur de pH.
- Changez l’unité de mesure du testeur de pH si la valeur du pH est inférieure à pH 0 ou supérieure à pH 14 et refaites le test.
- Après avoir effectué la mesure, immergez le capteur du testeur de pH dans l’acide chlorhydrique (0,1 mol/l HCI) pendant 10 minutes environ avant de laver le capteur. Lavez soigneusement le cylindre externe de l’électrode de référence avec de l’eau pure.

L’une des choses les plus importantes à savoir sur le testeur de pH est que les valeurs du pH des solutions non-aqueuses (à la différence des solutions aqueuses) ne représentent qu’une simple indication de l’activité des ions d’hydrogène dans l’échantillon.

Le chlorure de potassium (KCl) qui disparaît de l’union liquide de l’électrode de référence du testeur de pH qui contient la solution de KCl, ne se dissout normalement pas dans la plupart des solutions non aqueuses, ce qui signifie que l’union liquide sera bloquée. Ainsi, l’acétate de lithium (CH3COOLi) s’utilise avec certaines électrodes de pH, puisqu’il se dissoudra dans des solutions organiques.

Testeur de pH avec électrode ISFET
Il existe une vaste gamme de modèles de testeurs de pH sur le marché, allant des petits testeurs de pH portables peu chers, aux versions de laboratoire compliquées et onéreuses. Le design le plus connu du testeur de pH est avec l’électrode en verre. Indépendamment du modèle que vous possédez, il est important de tenir compte du fait que ce type de testeur de pH requière une manipulation précautionneuse et un étalonnage régulier. Le verre est très fragile et, une fois que l’électrode se casse ou se fissure, il n’est plus possible d’obtenir de mesure précise de la valeur du pH. Les électrodes doivent être régulièrement nettoyées, maintenues dans une solution de conservation spéciale, dans des conditions ambiantes favorables (sans températures élevées ni humidité !), exemptes de contaminants et de graisse (c’est pourquoi il est recommandé de ne jamais toucher le testeur de pH avec les mains).

L’une des options pour l’électrode en verre, comme mentionné plus haut, réellement nécessite que l’opérateur soit très concentré, un autre type d’électrode a été créé, basé sur la technologie ISFET. Le principal avantage d’un testeur de pH équipé d’une électrode ISFET (transistor à effet de champ sensible) est qu’il est résistant et a un court temps de réponse, du moins pas plus que l’électrode en verre et peut effectuer des mesures à basses températures sans être endommagé. Le testeur de pH ISFET trouve son application en particulier dans le domaine industriel, dans lequel, parfois, les conditions d’utilisation sont assez difficiles et donc, une certaine résistance des mesureurs est absolument avantageuse. À la différence de la plupart des testeurs de pH, il n’y a pas d’éléments en verre dans sa fabrication. Ce testeur de pH s’utilise pour les aliments / boissons et dans l’industrie pharmaceutique, plusieurs branches dans lesquelles il faut respecter de grandes exigences d’hygiène. Il garantit la sécurité des produits testés, non seulement de par sa résistance à la contamination et son respect de toutes les normes d’hygiène, mais aussi parce que le risque que les fragments de verre pénètrent dans le matériau en cas de cassure de l’électrode en verre est nul. Un testeur de pH avec une électrode ISFET est résistant aux chocs, fournit des mesures très bonnes, stables et précises, même à basses températures, il est moins sensible aux conditions de conservation et son électrode en dehors de la solution n’a pas d’influence sur l’utilisation. L’électrode ISFET peut être stérilisée, les intervalles d’étalonnage sont plus longs, de même que sa durée de vie.

Le testeur de pH dans l’agriculture
La plage de pH souhaitable pour la croissance optimale des plantes varie selon le type de culture. Certaines cultures ont une meilleure croissance avec un pH sur une plage entre 6,0 et 7,0, tandis que d’autres cultures poussent mieux dans des conditions légèrement acides. La mesure du pH sert à connaître l’acidité de la terre, c’est- à-dire, qu’elle quantifie la concentration en ions d’hydrogène. Plus il y a d’ions d’hydrogène, plus le sol sera acide. Le testeur de pH mesure le pH de la terre ou du sol sur une échelle logarithmique, de sorte que, lorsqu’une solution devient cent fois plus acide, le pH diminuera de deux unités. Lorsqu’une solution devient mille fois plus acide, le pH diminuera de trois unités.

Le testeur de pH est un instrument essentiel dans l’agriculture puisque la mesure de la valeur du pH est très importante dans ce secteur. Si la valeur du pH de la terre ou du sol des cultures est de 5,5, la production en sera affectée et, par conséquent, diminuera. Si la valeur descend plus, les conséquences seront encore pires. Il faut tenir compte des différents éléments qui composent le sol. Un élément à mettre en avant est l’aluminium. Lorsqu’une terre a un pH inférieur à 5,0, des quantités toxiques d’aluminium et de manganèse peuvent se libérer dans la solution du sol. Plus le sol est acide, plus l’aluminium est solide, ce qui peut avoir un effet très nocif. L’aluminium soluble est toxique pour les racines de nombreuses plantes et, par conséquent, limite son accès à la terre, à l’eau et aux nutriments.

Dans un sol à faible pH, l’activité microbienne diminue et les nutriments comme le phosphore, le magnésium, le calcium et le molybdène sont moins disponibles. La production agricole peut considérablement diminuer et les engrais deviennent moins efficaces. Plus un sol devient acide, moins il y aura de plantes agricoles qui pousseront. Il existe différents types de plantations qui sont très sensibles à l’acidité du sol, comme, par exemple, le colza, la luzerne et les fèves. L’acidification du sol souterrain (10-20 cm), la couche qui se trouve en-dessous de la profondeur normale de culture, est en train de devenir un problème de plus en plus grand. Le testeur de pH vous permettra de contrôler le problème.

Ce qui a été indiqué précédemment souligne l’importance d’augmenter le niveau de pH jusqu’à des valeurs proches du pH neutre. Cela peut s’obtenir en appliquant de l’oxyde de calcium, de l’hydroxyde de calcium ou de la chaux agricole. Ce processus est aussi connu comme chaulage du sol. Selon le type de terrain, une dose plus ou moins grande de calcaire est appliquée. Grâce au testeur de pH, vous pourrez vérifier le pH.

L’importance du pH du sol dans l’agriculture
Le pH du sol est, sans aucun doute, l’un des facteurs les plus importants ayant une influence dans le rendement de n’importe quelle culture, en combinaison avec d’autres facteurs plus évidents et connus, comme la disponibilité de l’eau ou la teneur en nutriments des plantes. En effet, la valeur du pH du sol peut faire que certains nutriments et oligoéléments essentiels pour une culture déterminée, peuvent être assimilés ou non par la plante: un pH du sol inadapté ou pas assez contrôlé peut faire que les nutriments qui étaient au départ disponibles dans le sol, ou que l’agriculteur a ajouté ensuite par fertilisation, se trouvent sous la forme d’un composé chimique qui ne peut pas être absorbé par la plante, et, par conséquent, la plante n’aura pas de développement optimal. Pour cette raison, et du fait de l’utilisation inefficace d’engrais chers, la rentabilité de l’agriculteur peut être sérieusement compromise si le niveau de pH du sol n’est pas contrôlé avec un testeur de pH adapté. Cet appareil vous aidera à prendre les décisions correctives appropriées à chaque situation. Il existe plusieurs techniques agronomiques connues qui permettent de corriger le pH du sol et de l’adapter aux conditions optimales de la culture. Il faut prendre en compte le fait que chaque culture possède des intervalles adéquats de pH du sol dans lesquels il convient de travailler pour un meilleur rendement. Même si généralement la plupart des cultures a de meilleurs résultats dans les sols dont le niveau de pH est proche du neutre ou est légèrement acide, il y a des cultures adaptées et particulièrement indiquées pour des sols plus acides ou plus basiques, éloignés du pH neutre.

Le testeur de pH dans le jardinage
Lorsque les plantes d’un jardin poussent bien et qu’elles ne présentent aucun signe de problème, cela indique que le pH de la terre se trouve, très certainement, dans une plage acceptable. Or, lorsque des problèmes commencent à apparaître, comme la décoloration des feuilles, ou une faible croissance, l’une des premières choses à vérifier avec le testeur de pH est le niveau de pH de la terre. D’où l’importance de mettre davantage l’accent sur le pH de la terre du jardin. Un pH inadapté ne tuera sans doute pas directement les plantes, mais peut affecter sa croissance, selon le degré de sensibilité de la plante. En fait, de nombreuses plantes sont capables de s’adapter à une plage de niveaux de pH. Les hortensias, par exemple, donnent des fleurs de différentes couleurs selon qu’elles sont cultivées dans un sol acide ou alcalin.

Il peut être suffisant que le jardinier sache, à l’aide du testeur de pH, si la terre est alcaline ou acide, puisque certains nutriments ne peuvent être absorbés par les plantes que lorsque le pH du sol se trouve dans une plage acceptable. En effet, même si vous mettez beaucoup d’engrais dans la terre du jardin, la santé des plantes ne s’améliorera pas tant que vous n’aurez pas ajusté la valeur du pH. La plupart des plantes préfèrent un pH relativement neutre, entre 6,2 et 7,0. Cependant, de nombreuses plantes ont des besoins de pH plus spécifiques, comme les myrtilles et les azalées, qui aiment les sols très acides, et les lilas et les clématites, qui préfèrent un sol plus alcalin. Il y en a même qui, comme les hortensias, changent la couleur de la fleur en fonction du pH du sol.

La mesure du pH de la terre, à l’aide d’un testeur de pH, est importante car elle influe sur plusieurs facteurs du sol qui affectent la croissance des plantes d’un jardin, comme les bactéries du sol, la lixiviation des nutriments, la disponibilité des nutriments, les éléments toxiques et la structure du sol. L’activité bactérienne qui libère l’azote de la matière organique et de certains engrais, est particulièrement affectée par le pH de la terre du jardin, puisque les bactéries ont un meilleur effet dans la plage de pH allant de 5,5 à 7,0.

Lorsque vous mesurez le pH de la terre du jardin avec un testeur de pH, et que vous voyez qu’il se trouve en-dehors de la plage souhaitée, il faudra intervenir pour l’ajuster. Cela permettra qu’il s’adapte aux besoins des plantes qui poussent. Un sol acide ("aigre") se compense en appliquant du calcaire ou de la cendre de bois finement broyée, et le sol alcalin ("doux") est généralement traité avec du plâtre (sulfate de calcium), du souffre broyé ou des engrais.