Zasada pomiaru pH, urządzenie i rodzaje pehametrów

Aby szybko określić poziom pH (innymi słowy poziom kwasowości) różnych mediów, stosuje się pehametry. Woda przemysłowa lub pitna, roztwory kwasów, soli lub zasad, krew, mocz i inne płyny ustrojowe, owoce, warzywa i inne artykuły spożywcze, leki itp. — w zasadzie wszystko może stać się przedmiotem badań operacyjnych wartość pH.

Pomiar PH jest zasadniczo pomiarem aktywności jonów wodorowych w ośrodku. I nawet samo oznaczenie pH jest dosłownie tłumaczone z łacińskiego „pondus Hydrogenii” jako „waga wodoru”.

Obecnie pH-metry są szeroko stosowane w mikrobiologii i medycynie, w uzdatnianiu wody i agrochemii, w gleboznawstwie, w hydroponice, w badaniach laboratoryjnych i terenowych, w przemyśle chemicznym i spożywczym, w akwarystyce iw wielu innych miejscach.

Nowoczesny pehametr pozwala dokładnie i szybko określić wartość pH.Jeśli pH wynosi 7, środowisko jest obojętne, na przykład woda destylowana, w której dodatnie jony wodorowe H + i ujemne jony wodorotlenkowe OH- są równo podzielone. Jeśli kwasowość jest większa niż 7, podłoże jest zasadowe. Jeśli pH jest mniejsze niż 7, podłoże jest kwaśne.

I chociaż chemicy zawsze byli w stanie określić kwasowość podłoża metodą klasyczną, stosując wskaźniki, na przykład fenoloftaleinę, to jednak w niektórych procesach po prostu konieczne jest dokładne określenie ilościowe tego wskaźnika, a czasami konieczne jest ciągłe monitorowanie to, aby zorganizować, aby to poprawić. Właśnie po to wynaleziono mierniki pH.

Pehametr jest w rzeczywistości elektronicznym miliwoltomierzem, ponieważ mierzy różnicę potencjałów w systemie elektrochemicznym pary elektrod i medium testowego, w którym są umieszczone. To prawda, że ​​​​skala urządzenia jest tutaj wyskalowana nie w miliwoltach, ale w pH, ponieważ zmierzona siła elektromotoryczna okazuje się proporcjonalna do pH.

Dwie elektrody: szklany wskaźnik (utleniacze nie boją się szkła borokrzemianowego) i chlorek srebra — dodatkowa elektroda odniesienia. Szklana elektroda ma bardzo wysoką rezystancję rzędu kilkudziesięciu megaomów, a to tylko podstawowe wymaganie — rezystancja sondy powinna wynosić nie mniej niż 0,1 GΩ. Pehametr jest kalibrowany za pomocą roztworów buforowych o znanym pH.

Ze względu na to, że na wartość EMF ma wpływ temperatura, każdy taki przyrząd pomiarowy posiada kompensację temperaturową dla pomiarów w temperaturach innych niż +25°C.Aby jednak osiągnąć bardzo dużą dokładność konieczny jest dokładny pomiar w temperaturze +25°C, dlatego wiele pehametrów jest wyposażonych we wbudowany termometr, dzięki czemu można od razu śledzić temperaturę medium w proces badań.

Szklana elektroda wskaźnikowa w postaci rurki zakończonej cienkościenną kulką, wykonana ze specjalnego przewodzącego prąd elektryczny szkła borokrzemianowego, jest zasadniczo połączona z obwodem elektrycznym. Ruch dodatnich jonów H+ wewnątrz takiego szkła umożliwia jego użycie (kationy wewnątrz szkła poruszają się względem polianionu kwasu krzemowego). Do probówki wlewa się zawiesinę chlorku srebra w roztworze kwasu solnego, po czym zanurza się w niej srebrny drut - w ten sposób uzyskuje się elektrodę z chlorku srebra.

Szklaną elektrodę zanurza się w medium testowym, obwód elektryczny zamyka się poprzez umieszczenie w nim dodatkowej elektrody odniesienia (pasta rtęciowo-kalomelowa w roztworze chlorku potasu) (poprzez przełącznik elektrolityczny lub bezpośrednio). Chlorek potasu tworzy kontakt między rtęciowo-kalomelową częścią kuwety a pożywką testową. Ta dodatkowa elektroda jest zwykle umieszczana w szklanej obudowie, która jest nieprzepuszczalna dla jonów H+.

Przewodzący kontakt roztworu chlorku potasu w elektrodzie odniesienia z roztworem testowym powstaje dzięki cienkiej nitce lub kapilarze w szklanej gablotce.W ten sposób z elektrody odniesienia i elektrody chlorku srebra powstaje ogniwo galwaniczne, a część elektrolityczna ogniwa zawiera przewodzącą warstwę szklaną i środowisko testowe.

SEM układu elektrod jest mierzona za pomocą miliwoltomierza, jego skala jest wyskalowana w pH.Elektrony z elektrody chlorku srebra są przenoszone na elektrodę odniesienia pod wpływem mierzonego pola elektromagnetycznego, któremu zawsze towarzyszy przeniesienie równej liczby protonów z wnętrza elektrody szklanej do ośrodka.

Jeśli w tym przypadku przyjmiemy stężenie dodatnich jonów wodorowych H + w stałej elektrody szklanej, to EMF będzie funkcją aktywności H +, czyli funkcją pH badanego ośrodka.

Nowoczesne modele pH-metrów działają dzięki mikroprocesorom, które wykonują kompensację temperatury i rozwiązują wiele powiązanych zadań. Im bardziej złożone urządzenie, tym więcej zadań może rozwiązać. Klasa dokładności przyrządów różni się w zależności od modelu, a odpowiedni pehametr można wybrać do różnych zastosowań.

Są kieszonkowe pH-metry domowe, są profesjonalne laboratoryjne, przenośne i stacjonarne stacjonarne. Niektóre pehametry mierzą stężenie jonów w medium, zawartość azotanów itp., mają wbudowaną pamięć do przechowywania wyników, możliwość komunikacji z komputerem oraz funkcję regulacji parametrów poprzez pętlę sprzężenia zwrotnego.