Principiul și structura unui pH-metru
1. pH-metru
Un pH-metru (aciditate) este un instrument care măsoară activitatea H+ într-o soluție folosind metoda potențiometrică. Valoarea măsurată cu un pH-metru este o metodă folosită pentru a exprima pH-ul unei soluții. Se exprimă prin logaritmul negativ al concentrației ionilor H+ în soluție, adică: pH=ーlg[H+].
pH-metrul pe care îl folosim este compus din două părți: un contor electric și un electrod. În măsurarea efectivă, electrodul este scufundat în soluția de măsurat, iar concentrația de ioni H+ din soluție este convertită într-un semnal de tensiune la nivel de milivolt, care este introdus în contorul electric. Contorul electric amplifică semnalul și îl convertește logaritmic în pH, iar apoi contorul de afișare a nivelului de milivolt afișează pH-ul.
pH-metrul folosește un electrod de sticlă ca electrod de măsurare și un electrod de calomel ca electrod de referință. Modificarea potențialului electrodului de sticlă cauzată de modificarea concentrației ionilor de hidrogen determină o modificare a potențialului dintre acesta și electrodul de calomel, care ar trebui să respecte formula (2-6)
E=E0-2.3026RT/F……………(2-6)
In formula:
E - forța electromotoare, mV;
E0 - electrod forță electromotoare standard, mV;
R este constanta gazului pe mol;
T este temperatura absolută în Kelvin;
F - constanta lui Faraday.
Din ecuația (2-6) se poate observa că temperatura este, de asemenea, un factor important atunci când se măsoară pH-ul. Când măsurați, ar trebui să acordați atenție schimbării temperaturii și să o luați în considerare. În prezent, majoritatea electrozilor utilizați în mod obișnuit pentru pH sunt electrozi compoziți, care combină electrozi de sticlă și electrozi de calomel.
2.electrodul de pH
Electrodul este o parte esențială a pH-metrului. Măsurarea pH-ului este finalizată prin formarea unei baterii chimice cu un electrod de măsurare și un electrod de referință.
(1) Electrodul de măsurare a pH-ului, numit și electrod indicator de pH, răspunde la activitatea ionilor de hidrogen din soluție, iar potențialul electrodului se modifică în consecință. Aproape toate pH-metrele moderne folosesc electrozi de sticlă ca electrozi de măsurare.
(2) Electrodul de referință (electrodul inert) nu are niciun răspuns la activitatea ionilor de hidrogen din soluție. În măsurarea pH-ului, servește ca o semicelulă cu potențial constant și formează o baterie chimică cu electrodul de măsurare a pH-ului, oferind și menținând un potențial de referință fix.
(3) Un electrod compozit este un electrod care combină un electrod de măsurare a pH-ului și un electrod de referință. Electrozii compoziți nu sunt afectați de substanțele oxidante și reducătoare, au o viteză rapidă de echilibru și sunt utilizați pe scară largă. În prezent, acești electrozi sunt utilizați practic pentru măsurarea pH-ului. Indiferent dacă electrodul indicator din sticlă sau electrodul compozit din sticlă este un electrod cu peliculă subțire, potențialul membranei are o relație Nernst cu activitatea ionului de hidrogen din soluția măsurată, reflectând proprietățile unice ale electrodului cu film subțire. Aceste proprietăți sunt afectate de electrodul în sine și de condițiile de utilizare. și au un impact asupra rezultatelor măsurătorilor.
