معايرة أجهزة قياس درجة الحموضة لمحاليل الكيمياء والبيولوجيا

تُعد معايرة أجهزة قياس درجة الحموضة (pH meter) خطوة حاسمة لضمان دقة القياسات في التجارب الكيميائية والبيولوجية، خاصة عند استخدام محاليل مثل HEPES، Tris، PBS، أو معايير التحليل مثل EDTA وDTT. تختلف دقة القياس حسب نوع المستشعر، ودرجة الحرارة، ونوع المحاليل المستخدمة، مما يستدعي معايرة منتظمة وفق معايير معيارية.

ما هي المحاليل المعيارية المناسبة لمعايرة pH meter؟

يُوصى باستخدام محاليل معيارية مُصنفة وفق معايير ISO 10523 وUSP <791>، وتُعد المحاليل التالية الأكثر شيوعًا:

• pH 4.01 (محلول كبريتات البوتاسيوم أو أسيتات البوتاسيوم)
• pH 7.00 (محلول فوسفات الصوديوم)
• pH 10.01 (محلول بورات الصوديوم)

يجب أن تكون هذه المحاليل مُخزنة في عبوات محكمة، وتحتفظ بقيمتها لمدة 12 شهرًا من تاريخ الفتح إذا تم تخزينها عند 4°C، وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة [1]. تُستخدم معايرة ثنائية النقطة (مثل pH 4.01 و7.00) في معظم التطبيقات الحيوية، بينما تُستخدم ثلاث نقاط (4.01، 7.00، 10.01) عند الحاجة إلى دقة عالية في نطاق واسع.

متى يجب معايرة pH meter؟

يجب معايرة جهاز قياس pH قبل كل استخدام، خصوصًا عند الانتقال بين محاليل ذات pH مختلف، أو عند تغيير المستشعر (electrode)، أو عند ملاحظة تغيرات في القراءة. وفقًا لـ USP <791>، يجب معايرة الجهاز قبل كل استخدام أو عند تغيير المحاليل، مع التأكد من أن الفرق بين القيمة المُعلنة والقراءة الفعلية لا يتجاوز ±0.02 pH [2].

كما يُنصح بمعايرة الجهاز كل 24 ساعة في بيئة معملية نشطة، أو عند تغيير درجة الحرارة بشكل كبير، لأن درجة الحرارة تؤثر على ثابت التوصيلية وقيمة pH. تُستخدم أجهزة قياس pH الحديثة التي تدعم معايرة تلقائية مع تعديل درجة الحرارة (ATC) لتحسين الدقة.

كيف تُجرى معايرة pH meter بشكل صحيح؟

1. غسل المستشعر بمسحوق ماء مقطر (deionized water) وتجفيفه بلطف بمنشفة ناعمة.
2. غمر المستشعر في محلول معياري pH 7.00، وانتظر حتى تثبت القراءة (عادة 30-60 ثانية).
3. ضبط القيمة على 7.00 باستخدام زر المعايرة (calibration).
4. غسل المستشعر وغمره في محلول pH 4.01 (أو 10.01 حسب الحاجة).
5. ضبط القيمة الثانية، مع التأكد من أن الميل (slope) يقع ضمن المدى المقبول (عادة 90–105٪).
6. التحقق من الدقة باستخدام محلول معياري ثالث إذا لزم الأمر.

يجب تجنب التلامس مع المواد العضوية أو المعدنية، وتجنب التعرض للهواء لفترات طويلة، لأن ذلك قد يؤدي إلى تكوّن طبقة من الترسيب على المستشعر.

ما هي المعايير التنظيمية التي تُنصح بها؟

• ISO 10523: يحدد متطلبات المعايرة والقياسات في المحاليل المائية.
• USP <791>: يُحدد متطلبات المعايرة، ودقة القياس، ونطاقات التحقق.
• EP 2.2.4: يُغطي معايير قياس pH في الأدوية والمواد النشطة.
• TSCA وREACH لا تُحدد معايير المعايرة، لكنها تُشترط التوثيق الكامل للعمليات.

يجب أن تُخزن المحاليل المعيارية وفقًا لمعايير GHS، مع توثيق تاريخ الفتح ونهاية الصلاحية في سجلات المعمل.

ما هي الأخطاء الشائعة أثناء المعايرة؟

• استخدام محلول معياري منتهي الصلاحية أو ملوث.
• عدم غسل المستشعر جيدًا بين المحاليل.
• تجاهل تعديل درجة الحرارة (ATC).
• معايرة الجهاز بمحاليل غير معيارية (مثل ماء مقطر أو ماء معدني).
• استخدام مستشعر تالف أو ملوث بطبقة من الترسيب.

يجب التحقق من حالة المستشعر دوريًا باستخدام معايير معيارية، وتحديثه عند تجاوز الخطأ المسموح به (عادة ±0.1 pH).

Sources

[1] ISO 10523:2008 - Water quality — Determination of pH — Requirements for the use of pH meters and electrodes [2] USP <791> - pH [3] European Pharmacopoeia (EP) 2.2.4 - Determination of pH [4] ASTM D1293 - Standard Test Method for pH of Water

Frequently asked

ما هو الحد الأقصى المسموح به لانحراف القياس بعد المعايرة؟ يجب أن لا يتجاوز الانحراف ±0.02 pH وفقًا لـ USP <791>.

هل يمكن استخدام ماء مقطر كمصدر معياري؟ لا، الماء المقطر له pH غير مستقر (يصل إلى 5.5–6.5) ولا يُستخدم كمصدر معياري.

ما هو التأثير الحراري على قياس pH؟ يؤثر التغير في درجة الحرارة على ثابت التوصيلية، ويُنصح بتفعيل ATC أو تعديل القيمة يدويًا.

ما هي المدة التي تُخزن فيها المحاليل المعيارية؟ تُخزن عند 4°C لمدة 12 شهرًا من تاريخ الفتح، وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة.