Principiul de bază al măsurării pH-ului
Metoda familiară și veche de măsurare a curentului zero folosită pentru a determina procesele de reacție chimică este probabil măsurarea pH-ului. În general, măsurarea pH-ului este utilizată pentru a determina aciditatea sau alcalinitatea unei soluții. Chiar și apa chimic pură are o cantitate mică de disociere, iar ecuația ei de ionizare este: H2O H2O=H3O-OH - (1) Datorită faptului că doar o cantitate foarte mică de apă este disociată, concentrația molară a ionii este în general un exponent de putere negativ. Pentru a evita utilizarea exponentului de putere negativ al concentrației molare pentru calcule, biologul Sorensen a sugerat în 1909 să înlocuiască această valoare incomod cu logaritm și să o definească drept „valoare pH”. Din punct de vedere matematic, valoarea pH-ului este definită ca logaritmul negativ al concentrației ionilor de hidrogen utilizate în mod obișnuit. Adică pH=un log [H]
(2) Datorită dependenței puternice a produsului ionic de temperatură, pentru valoarea pH-ului controlului procesului, este necesară cunoașterea simultană a caracteristicilor de temperatură ale soluției. Numai atunci când mediul măsurat este la aceeași temperatură poate fi comparată valoarea pH-ului acestuia. Pentru a obține o valoare a pH-ului reproductibilă, pentru măsurarea pH-ului se utilizează analiza potențiometrică. Electrodul utilizat în metoda de analiză a potențialului se numește baterie primară. Tensiunea acestei baterii se numește forță electromotoare (EMF). Această forță electromotoare (EMF) constă din două baterii și jumătate. Una dintre semicelule se numește electrod de măsurare, iar potențialul său este legat de o activitate specifică a ionilor; Cealaltă jumătate de celulă este o jumătate de celulă de referință, denumită în mod obișnuit electrod de referință, care este de obicei conectată la soluția de măsurare și conectată la un pH-metru industrial. Electrodul standard de hidrogen este punctul de referință pentru toate măsurătorile potențiale. Electrodul standard de hidrogen este un fir de platină care este galvanizat (acoperit) cu clorură de platină și înconjurat de hidrogen gazos. Cel mai familiar și folosit electrod indicator de pH este un electrod de sticlă. Este un tub de sticlă cu o peliculă de sticlă sensibilă la pH suflată la capăt. Tubul este umplut cu soluție tampon KCI care conține AgCI saturat, cu o valoare a pH-ului de 7. Diferența de potențial care există pe ambele părți ale filmului de sticlă și reflectă valoarea pH-ului urmează formula Nernst: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] În formulă, E este potențialul; E este tensiunea standard a electrodului; R este constanta gazului; T este temperatura Kelvin; F este constanta Faraday; N este valența ionului măsurat; [HO] este activitatea ionului HO. După cum se poate observa din ecuația de mai sus, există o anumită relație între potențialul E și activitatea și temperatura ionilor de HO. La o anumită temperatură, măsurarea potențialului E poate calcula ln [HO] (convertit într-un log [HO] pentru a obține pH), care este principiul de bază al detectării pH-ului. În formula Nernst, temperatura joacă un rol semnificativ ca variabilă. Pe măsură ce temperatura crește, și valoarea potențială va crește. Pentru fiecare creștere cu 1 grad a temperaturii, va provoca o modificare potențială de 0,2 mV/pH. Reprezentată prin valoarea pH-ului, valoarea pH-ului variază cu 0.0033 per LPH pe I~C. Aceasta înseamnă că pentru măsurători în jurul valorii de 20-30 grade și 7pH, nu este necesar să se compenseze schimbările de temperatură; Pentru aplicații cu temperaturi mai mari de 30 de grade sau mai mici de 20 de grade și valori ale pH-ului mai mari de 8 sau mai mici de 6, schimbările de temperatură trebuie compensate.
