Production of Certified pH Buffer Solutions at National Metrology Institute of Turkey

Year 2019, Volume: 12 Issue: 3, 1747 - 1758, 31.12.2019

Lokman Liv , Emrah Uysal

https://doi.org/10.18185/erzifbed.618740

Abstract

pH, a thermodynamic function, is the negative logarithm of the activity of hydronium ions. It is well-known concept used in many different areas from science to industry. The widespread use of pH measurements has increased the need for certified reference solutions in this field. The primary pH measurement system that was established in Turkey as the first and only was used for production and certification of reference pH buffer solutions. The system consists of measurement cell named as Harned cell, Ag/AgCl electrodes, Pt/Ptblack or Pt/Pdblack electrodes, thermostatic bath, PT-100 probe and display unit, data acquisition unit and barometer. The software of primary system was developed and validated in TUBITAK UME. Moreover, high precision coulometry system has been used to determine the acid molality utilized at first step of primary level pH measurement system. Homogeneity, short and long term stability, characterization, certification  and post-production studies were performed according to ISO Guide 34: 2009, ISO Guide 35: 2006 and ERM Application Note 1: 2010 for the production and evaluation of the results of certified pH buffer solutions. Thanks to this situation, traceability will be disseminated through TUBITAK UME directly. Moreover the foreign currency spent for these solutions, that are generally used for calibration of pH meters and used in many other areas, will be retained in the country.

Keywords

pH, primary level pH measurement system, Harned cell, certified pH buffer solution, uncertainty

Supporting Institution

TÜBİTAK UME

Project Number

G3RM-E1-08-I

Thanks

This study was the internal project of TUBITAK UME, Electrochemistry Laboratory with a project code “G3RM-E1-08-I” and named as “Production of Certified Reference Solutions for pH Measurement and Calibration”. The authors would like to thank to TUBITAK UME for infrastructure and financial support.

Türkiye Ulusal Metroloji Enstitüsü’nde Sertifikalı pH Tampon Çözeltilerinin Üretimi

Abstract

Termodinamik bir fonksiyon olan pH, hidronyum iyonlarının
aktivitesinin eksi logaritması olarak tanımlanmaktadır. pH, bilimden endüstriye
kadar çok farklı alanlarda kullanılan, iyi bilinen bir kavramdır. pH
ölçümlerinin yaygın kullanımı bu alanda sertifikalı referans çözelti ihtiyacını
arttırmıştır. Türkiye’de ilk ve tek olarak kurulan birincil seviye
pH ölçüm sistemi referans pH tampon çözeltilerinin üretim ve sertifikasyonu
için kullanılmıştır. Sistem, Harned hücresi olarak isimlendirilen bir ölçüm
hücresi, Ag/AgCl elektrotları, Pt/Pt_siyah
veya Pt/Pd_siyah elektrotları, termostatik banyo, PT-100 probu ve
göstergesi, veri toplama ünitesi ve barometreden oluşmaktadır. Sistemin
yazılımı TÜBİTAK UME’de geliştirilmiş ve valide edilmiştir. Ayrıca, birincil seviye
pH ölçüm sisteminin ilk aşamasında kullanılan asitin molalitesinin tayini
yüksek kesinlikte kulometri cihazı kullanılarak yapılmıştır. Sertifikalı pH tampon çözeltilerinin üretimi ve
sonuçların değerlendirilmesi için homojenlik, kısa ve uzun dönem kararlılık,
karakterizasyon, sertifikasyon ve sertifikasyon sonrası izleme çalışmaları ISO
Rehberi 34: 2009, ISO Rehberi 35: 2006 ve ERM Uygulama Notu 1: 2010 dokümanlarına
göre gerçekleştirilmiştir. Bu durum sayesinde izlenebilirlik TÜBİTAK UME
üzerinden doğrudan sağlanacaktır. Ayrıca genellikle pH metrelerin kalibrasyonu
için ve pek çok diğer alanda kullanılan bu çözeltiler için harcanan döviz
ülkede kalacaktır.

Keywords

pH, birincil seviye pH ölçüm sistemi, Harned hücresi, sertifikalı pH tampon çözelti, belirsizlik

Project Number

G3RM-E1-08-I

References

• Buck, R. P., Rondinini, S., Covington, A. K., Baucke, F. G. K., Brett, C. M. A., Camões, M. F., Milton, M. J. T., Mussini, T., Naumann, R., Pratt, K. W., Spitzer, P., Wilson, G. S. 2002. “Measurement of pH. Definition, Standards, and Procedures (IUPAC Recommendations 2002)”, International Union of Pure and Applied Chemistry, 74, 2169-2200.
• International Organization for Standardization (ISO). (2006). “Reference materials – General and statistical principles for certification”, ISO, Switzerland.
• International Organization for Standardization (ISO). (2009). “General requirements for the competence of reference material producers”, ISO, Switzerland.
• IUPAC. (1993). “Quantities, units and symbols in physical chemistry”, Blackwell Scientific, United Kingdom.
• Jakobsen, P. T. (2014). “DFM measurement report for CCQM-K99 pH of physiological phosphate buffer”, DFM, Denmark.
• JCGM. (2008). “Evaluation of measurement data – Guide to the expression of uncertainty in measurement”, JCGM, France.
• Linsinger, T. (2010). “Application note 1: Comparison of a measurement result with the certified value”, IRMM, Belgium.
• Milton, M. J. T., Wielgosz, R. I. (1999). “New consensus on pH measurements and their traceacility to the SI – a submission to the CCQM 1999”, NPL, United Kingdom.
• Sørensen, S. P. L., Linderstrøm-Lang, K. L. 1924. “On the Determination and Value of π0 in Electmetric Measurement of Hydrogen-Ion Concentration”, Comptes-rendus des travaux du Laboratoire Carlsberg, 15, 6.
• Vyskočil, L., Máriássy, M., Mathiasová, A. (2001). “pH – Measurement and traceability in Slovakia”, SMU, Slovakia.