Načelo in struktura pH metra
1.pH meter
Merilnik pH (kislosti) je instrument, ki meri aktivnost H+ v raztopini s potenciometrično metodo. Vrednost, izmerjena s pH metrom, je metoda, ki se uporablja za izražanje pH raztopine. Izražen je z negativnim logaritmom koncentracije H+ ionov v raztopini, to je: pH=ーlg[H+].
pH meter, ki ga uporabljamo, je sestavljen iz dveh delov: električnega merilnika in elektrode. Pri dejanskem merjenju je elektroda potopljena v raztopino, ki jo je treba izmeriti, in koncentracija ionov H+ v raztopini se pretvori v napetostni signal na milivoltni ravni, ki se vnese v električni števec. Električni merilnik ojača signal in ga logaritemsko pretvori v pH, nato pa merilnik nivoja v milivoltih prikaže pH.
pH meter uporablja stekleno elektrodo kot merilno elektrodo in kalomelno elektrodo kot referenčno elektrodo. Sprememba potenciala steklene elektrode, ki jo povzroči sprememba koncentracije vodikovih ionov, povzroči spremembo potenciala med njo in kalomelno elektrodo, ki mora ustrezati formuli (2-6)
E=E0-2.3026RT/F…………(2-6)
V formuli:
E - elektromotorna sila, mV;
E0 - standardna elektromotorna sila elektrode, mV;
R je plinska konstanta na mol;
T je absolutna temperatura v Kelvinih;
F - Faradayeva konstanta.
Iz enačbe (2-6) je razvidno, da je tudi temperatura pomemben dejavnik pri merjenju pH. Pri merjenju bodite pozorni na spremembo temperature in jo upoštevajte. Trenutno so večinoma pogosto uporabljene elektrode za pH kompozitne elektrode, ki združujejo steklene in kalomelne elektrode.
2.pH elektroda
Elektroda je bistveni del pH metra. Merjenje pH se zaključi z oblikovanjem kemične baterije z merilno elektrodo in referenčno elektrodo.
(1) Elektroda za merjenje pH, imenovana tudi elektroda za kazanje pH, se odziva na aktivnost vodikovih ionov v raztopini in potencial elektrode se ustrezno spremeni. 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 služi 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 hitro ravnovesno hitrost in se pogosto uporabljajo. Trenutno se te elektrode v osnovi uporabljajo za merjenje pH. Ne glede na to, ali je steklena indikatorska elektroda ali steklena kompozitna elektroda tankoslojna elektroda, ima membranski potencial Nernstovo razmerje z aktivnostjo vodikovih ionov v raztopini, ki se meri, kar odraža edinstvene lastnosti tankoslojne elektrode. Na te lastnosti vpliva sama elektroda in pogoji uporabe. in vplivajo na rezultate meritev.
