Sans pour autant aller en profondeur dans les notions de potentiel chimique, le guide rapide de validation des électrodes vous permettra de valider si votre électrode est bien fonctionnelle dans les paramètres optimaux et vous apprendra comment réhydrater une électrode au besoin.
De quoi est faite une électrode de verre à pH :
Les électrodes de pH sont des outils qui exploitent la différence de potentiel des propriétés électrochimiques des solutions. Il existe plusieurs modèles d’électrodes selon les besoins et le milieu dans lesquelles elles doivent être immergées. En laboratoire de recherche médicale, il s’agit surtout d’électrode à pH qui servira à valider le pH des solutions préparées pour qu’elle soit dans le milieu équivalant au pH physiologique le plus possible. Néanmoins, les électrodes peuvent servir à de très nombreux usage en laboratoire.
La plus commune pour ce travail est l’électrode de verre KCl saturé avec référence Ag/ AgCl.
L’orifice de remplissage : sert à remplir l’électrode (une petite partie du KCl se déverse doucement de l’électrode vers la solution lorsque vous trempez l’électrode dans le liquide) et aux échanges gazeux entre la solution analysée et le KCl de l’électrode (différence de potentiel). L’orifice doit être ouvert lors de la prise de mesure.
L’électrode de référence : Afin d’évaluer le pH d’une solution, il doit y avoir une valeur de référence. C’est l’électrode qui fera ce travail. Toute personne ayant fait de la chimie inorganique sait que lors de la recherche de points d’équivalences, cela se fait en utilisant des indicateurs colorés afin d’identifier le saut de pH. Une électrode de référence à Ag/AgCl permet de jouer ce rôle et ainsi obtenir une valeur de pH.
L’élément interne : Est un fil d’Ag qui servira à créer la différence de potentiel interne.
Tampon interne : Est généralement du KCl saturé qui a pour but de créer la différence de potentiel entre l’électrode et la solution.
Membrane : La membrane est faite en verre silicate. Elle se casse facilement s’il y a un impact puisque l’extrémité est poreuse.
La membrane est importante, car elle permet l’échange entre l’électrode et la solution analysées qui créera la différence de potentiel.
Source de l’image de l'électrode : www.lachimie.fr
Il est important de se rappeler que peu importe le soin que vous donnerez à votre électrode, une électrode a une durée d’environ 2 à 5 ans selon son utilisation.
- Sortir de sa boite électrode de pH, celle-ci est généralement protégée dans du styromousse. La bulle de l’électrode est à insérer dans une petite bouteille étanche de solution de remisage certifiée. Conserver la bouteille afin de transporter ou de ranger l’électrode. Il est primordial de ne jamais laisser sécher la membrane d’une électrode.
- Il est possible qu’un sel blanc soit présent sur la membrane de l’électrode près de l’orifice permettant les échanges gazeux et le remplissage. Ceci est dû à l’évaporation passant par l’orifice et celui-ci peut avoir séché à l’air. Un rinçage à l’eau déminéralisée fera disparaitre le résiduel de sel. Valider s’il est nécessaire de remplir l’électrode. Généralement, une électrode neuve est au 2/3 de son maximum de liquide.
- Il est aussi possible qu’il y est des bulles à l’intérieur de la zone liquide de l’électrode. Pour les évacuer, il faut ouvrir l’orifice et secouer doucement du haut vers le bas en s’assurant de ne pas être trop près d’une surface afin de ne pas frapper l’électrode.
Très importante, une électrode doit toujours être maintenue en position verticale et de préférence sur un support à électrode et dans sa solution de remisage.
Les tampons d’étalonnage de pH ont tendance à s’oxyder très facilement ce qui peut engendrer des valeurs erronées. Il faut veiller à ne pas laisser les bouteilles de tampons ouvertes trop longtemps et utiliser des tampons neufs lors d’une validation ou d’un étalonnage.
Les tampons peuvent également être facilement corrompus par un autre tampon de pH différent ou par n’importe quelle molécule chimique dans lequel l’électrode aurait été plongée. Le nettoyage de l’électrode est une étape primordiale.
- Valider la date de péremption des tampons pH pour vous assurer que vos tampons sont toujours bons. S’il n’y a pas de date, noter la date d’ouverture de la bouteille.
- Préparer 3 nouvelles solutions tampons d’étalonnage de pH4, pH7 et pH10. Très important de faire la validation avec les 3 tampons.
Cela dépendant du type que vous achetez.
- Pour remplir l’électrode, il suffit d’utiliser la solution de remplissage qui devrait être fournie avec l’électrode. Valider avec la documentation du fabricant de votre électrode pour vous s’assurer de la solution à utiliser. Les plus fréquentes sont Ag/AgCl, KCl ou calomel dépendant du type d’électrode. Ses solutions peuvent être achetées chez les représentants tels que Fisher, VWR, etc ou chez le fabricant directement.
- Remplir l’électrode de solution de remplissage, à l’aide d’une pipette Pasteur jusqu’à la hauteur de l’orifice.
- S’il y a présence de bulles d’air voire l'onglet : Réception d’une élection
La réponse d’une électrode est cruciale pour savoir si la donnée que vous avez obtenue est la bonne. Chaque électrode est caractérisée par sa dérive du point 0 et sa pente, nous verrons cela plus loin dans le guide. Il est nécessaire d'effectuer des étalonnages régulièrement, car celle-ci dérivera toujours dans le temps à mesure que le cristal usera. Il est recommandé d’étalonner l’électrode à chaque jour ou avant chaque utilisation si elle n’est pas utilisée tous les jours.
L'étalonnage est fait avec des tampons certifiés au pH 4 (acide), pH 7 (neutre) et pH 10 (alcalin). Ceux-ci sont disponibles chez les représentants de matériels scientifiques. Il faut également tenir compte du R2 pour comprendre la réponse de l’électrode. L’étalonnage en 3 points se fait au pH 4 (acide), puis pH 7 (neutre) et finalement 10 (alcalin).
L’étalonnage en 3 points est plus long et permet de travailler sur toute la zone de pH potentiel. Les étalonnages à 3 points permettent de valider une meilleure réponse de l’électrode. Pour se faire, il faut analyser le R2 et comprendre son interprétation.
Pour des mesures précises, il est recommandé d'étalonner l'instrument dans les conditions de pH ainsi qu’à une température identique selon le guide d’utilisateur généralement entre 20 et 23°C.
Pour faire l’étalonnage, il faut se référer au guide du fabricant et suivre les étapes une à une.
Précision à 3 points :
Tableau 1 : Échelle de réponse de l’électrode en fonction du R2
| R2 | Réponse de l’électrode |
| 0.9995 < R2 > 1 | Excellente |
| 0.9990 < R2 > 0.9995 | Moyenne |
| R2 < 0.9990 | Mauvaise |
Une réponse adéquate d’une électrode à pH ne doit pas se trouver en dessous de 0.9990 et on considère en général entre 0.9995 et 1 comme la valeur à obtenir pour affirmer que l’électrode réponde dans les conditions d’analyse optimale.
Note : Il est important de noter qu’une droite à 2 points donnera toujours un R2 de 1 et ne renseigne pas sur la dérive de l’électrode puisqu’ elle donnera forcément une droite linéaire parfaite.
Droite à 2 Points :
Droite à 3 Points :
Le R2 de la droite est de 0.9993. Un R2 de 0.9993 est considéré comme une réponse moyenne. Il faudrait donc investiguer pour s’assurer que la réponse de l’électrode est adéquate.
Si vous avez effectué des mesures d’étalonnage de pH en respectant toutes les étapes en utilisant des tampons neufs et que les valeurs obtenues sont non conformes, et/ ou que vos valeurs de R2 sont médiocres, votre électrode doit être changée ou bien réhydratée.
Le cristal de votre électrode avec le temps perd de son affinité et entraine une prise de mesure erronée nommée dérive. Comme dit plus tôt dans le guide, la durée de vie d’une électrode de pH est de 2 à 5 ans en fonction de la qualité du cristal, du type d’électrode et de la manipulation de celle-ci. Pour valider la dérive, nous allons travailler en mV (millivolt).
Utiliser le guide du fabricant pour localiser la fonction mV de votre pH-mètre.
Vérifier le niveau de l'électrolyte dans l’électrode, il doit être au 2/3 pour le bon fonctionnement de l’électrode et une prise de mesure précise. Si le niveau d’électrolyte est trop bas, remplir comme expliqué dans l'onglet : Remplir l’électrode au besoin.
- Ouvrir l’orifice d’échange gazeux de l’électrode
- Tester la pente de l’électrode en mV. Vous devez sélectionner cette option sur le pH-mètre. Vous référez au guide d’utilisateur du pH-mètre.
- Nettoyer à l’eau distillée la membrane de l’électrode.
- Plonger l'électrode dans une solution pH 7 et prendre la mesure en mV. Une valeur normale à pH 7 se situe entre ‑20 et + 20 mV
- Nettoyer à l’eau distillée la membrane de l’électrode.
- Plonger l'électrode dans une solution pH 4 et prendre la mesure en mV.
- Vérifier la différence entre la valeur à pH 7 et à pH 4. Elle doit se situer entre 160 à 180 mV.
- Si vous obtenez entre 160 et 180 mV votre électrode est fonctionnelle dans les paramètres optimaux que vous lui avez demandé de prendre en compte. Sinon vous devez tenter de réhydrater l’électrode ou de la changer.
Exemple :
| Valeur à pH 4.00 | Valeur à pH 7.00 | Pente Δ | Validité |
| 148 mV | -16 mV | 148 - (-16) = 164 mV | Fonctionnel |
| 164 mV | 18 mV | 164 - (18) = 146 mV | Non Fonctionnel |
Cette technique ne permet pas toujours de sauver l’électrode. Malheureusement, il se peut que cristal de la membrane de l’électrode ai été trop détérioré et a perdu toute son affinité. Dans ce cas, il faut simplement remplacer l’électrode par une nouvelle.
Vous allez devoir préparer 2 solutions diluées sous la hotte chimique, soit une de HCL et une de NaOH à 1 molaire chacune.
- Mettez les EPI appropriés soit sarrau, lunette et gant de nitrile pour manipuler les solutions concentrées.
- Utilisé des béchers de 250 ou de 500 mL en fonction de la grosseur de l’électrode afin que votre électrode ne bascule pas le bécher lorsqu’elle sera dedans pour être réhydraté.
- Nettoyer la membrane avec de l’eau distillée de façon abondante durant 30 secondes.
- Placer l’électrode dans une solution de 1M de HCL pendant 30 minutes.
- Nettoyer la membrane avec de l’eau distillée de façon abondante durant 30 secondes.
- Placer l’électrode dans une solution de 1M de NaOH pendant 30 minutes.
- Nettoyer la membrane avec de l’eau distillée de façon abondante durant 30 secondes.
- Refaire les étapes de la dérive de l'onglet Valider la dérive.