Načelo in struktura pH metra
1. pH meter
Merilnik pH (kislosti) je instrument za merjenje aktivnosti H plus v raztopini s potenciometrično metodo. Vrednost, izmerjena s pH metrom, je metoda, ki se uporablja za izražanje pH raztopine, ki je izražena z negativnim logaritmom koncentracije H plus ionov v raztopini, to je: pH= ー lg[H plus ].
pH meter, ki ga uporabljamo, je sestavljen iz dveh delov: električnega merilnika in elektrode. Pri dejanski meritvi je elektroda potopljena v raztopino, ki jo je treba izmeriti, in koncentracija H plus ionov v raztopini se pretvori v napetostni signal na ravni milivoltov, ki se vnese v električni števec. Električni merilnik ojača signal in ga pretvori v pH skozi logaritem, nato pa pH prikaže instrument za prikaz ravni v milivoltih.
pH meter uporablja stekleno elektrodo kot merilno elektrodo in kalomelno elektrodo kot referenčno elektrodo. Sprememba potenciala steklene elektrode zaradi spremembe koncentracije vodikovih ionov povzroči spremembo potenciala med njo in kalomelno elektrodo, ki naj bi ustrezal formuli (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
V formuli:
E-elektromotorna sila, mV;
E0-standardna elektromotorna sila elektrode, mV;
R je molska plinska konstanta;
T je absolutna temperatura v Kelvinih;
F je Faradayeva konstanta.
Iz formule (2-6) je razvidno, da je tudi temperatura pomemben vplivni dejavnik pri merjenju pH. Na spremembo temperature moramo biti pozorni in jo upoštevati pri merjenju. Trenutno se najpogosteje uporabljajo kompozitne elektrode, ki imajo kombinirane steklene elektrode in kalomelne elektrode.
2. pH elektroda
Elektrode so sestavni del pH metra. Merjenje pH se izvaja s kemično baterijo, sestavljeno iz merilne elektrode in referenčne elektrode.
(1) Elektroda za merjenje pH se imenuje tudi elektroda za kazanje pH, ki se odziva na aktivnost vodikovih ionov v raztopini, potencial elektrode pa se ustrezno spreminja. Skoraj vsi sodobni pH-metri kot merilne elektrode uporabljajo steklene elektrode.
(2) Referenčna elektroda (inertna elektroda) se ne odziva na aktivnost vodikovih ionov v raztopini. Pri merjenju pH deluje kot polcelica s konstantnim potencialom in tvori kemično baterijo z elektrodo za merjenje pH, ki zagotavlja in vzdržuje fiksen referenčni potencial.
(3) Kompozitna elektroda je elektroda, ki združuje elektrodo za merjenje pH in referenčno elektrodo. Na kompozitne elektrode ne vplivajo oksidanti in redukcijske snovi, imajo večjo ravnotežno hitrost in se pogosto uporabljajo. Trenutno se te elektrode v osnovi uporabljajo pri merjenju pH. Ne glede na stekleno indikatorsko elektrodo ali stekleno kompozitno elektrodo so vse tankoplastne elektrode. Membranski potencial ima Nernstovo razmerje z aktivnostjo vodikovih ionov v izmerjeni raztopini, kar odraža edinstvene lastnosti tankoplastne elektrode. Na te lastnosti vpliva sama elektroda in pogoji uporabe. in vplivajo na rezultate meritev.
