Princip merjenja pH, naprava in vrste pH metrov
Za hitro določanje ravni pH (z drugimi besedami, stopnje kislosti) različnih medijev se uporabljajo pH-metri. Industrijska ali pitna voda, raztopina kisline, soli ali alkalije, kri, urin in druge telesne tekočine, sadje, zelenjava in druga živila, zdravila itd. — načeloma lahko vse postane predmet operativnih raziskav vrednosti pH.
Merjenje PH je v bistvu merjenje aktivnosti vodikovih ionov v mediju. In tudi sama oznaka pH je dobesedno prevedena iz latinščine "pondus Hydrogenii" kot "teža vodika".
Danes se pH-metri pogosto uporabljajo v mikrobiologiji in medicini, pri čiščenju vode in agrokemiji, v znanosti o tleh, v hidroponiki, v laboratorijskih in terenskih raziskavah, v kemični in živilski industriji, v akvaristiki in še marsikje.
Sodoben pH meter vam omogoča natančno in hitro določitev pH vrednosti.Če je pH 7, je medij nevtralen, na primer destilirana voda, v kateri so enakomerno porazdeljeni pozitivni vodikovi ioni H + in negativni hidroksidni ioni OH-. Če je kislost večja od 7, je medij alkalen. Če je pH manjši od 7, je medij kisel.
In čeprav so kemiki vedno lahko določili kislost medija s klasično metodo z uporabo indikatorjev, na primer fenolftaleina, je kljub temu v nekaterih procesih preprosto potrebno natančno kvantificirati ta indikator, včasih pa ga je treba nenehno spremljati. ga, za ureditev popravka. Za to so bili izumljeni pH-metri.
pH meter je pravzaprav elektronski milivoltmeter, saj meri potencialno razliko v elektrokemičnem sistemu para elektrod in preskusnega medija, v katerega so nameščene. Res je, da lestvica naprave tukaj ni graduirana v milivoltih, ampak v pH, saj se izmeri EMF izkaže, da je sorazmeren s pH.
Dve elektrodi: stekleni indikator (oksidanti se ne bojijo borosilikatnega stekla) in srebrov klorid — dodatna referenčna elektroda. Steklena elektroda ima zelo visoko upornost na desetine megohmov in to je le osnovna zahteva - upor sonde ne sme biti manjši od 0,1 GΩ. pH meter se kalibrira z uporabo puferskih raztopin znanega pH.
Ker na vrednost EMF vpliva temperatura, ima vsaka taka merilna naprava temperaturno kompenzacijo za meritve pri temperaturah, ki niso + 25 ° C.Toda da bi dosegli zelo visoko natančnost, je potrebno meriti natančno pri temperaturi + 25 ° C, zato je veliko pH metrov opremljenih z vgrajenim termometrom, tako da lahko takoj sledite temperaturi medija v proces raziskovanja.
Indikatorska steklena elektroda v obliki cevi s tankostensko kroglico na koncu, izdelana iz posebnega električno prevodnega borosilikatnega stekla, je v bistvu povezana z električnim tokokrogom. Gibanje pozitivnih H + ionov znotraj takega stekla omogoča njegovo uporabo (kationi znotraj stekla se premikajo glede na polianion silicijeve kisline). V epruveto vlijemo suspenzijo srebrovega klorida v raztopini klorovodikove kisline, nato pa vanjo potopimo srebrovo žico - tako dobimo srebrovo kloridno elektrodo.
Stekleno elektrodo spustimo v testni medij, električni tokokrog sklenemo tako, da vanj (preko elektrolitskega stikala ali neposredno) vstavimo dodatno referenčno elektrodo (živosrebrno-kalomelna pasta v raztopini kalijevega klorida). Kalijev klorid ustvari stik med živosrebrno-kalomelnim delom celice in preskusnim medijem. Ta dodatna elektroda je običajno nameščena v steklenem ohišju, ki je neprepustno za H + ione.
Prevodni stik raztopine kalijevega klorida v referenčni elektrodi s preizkušano raztopino nastane zaradi tanke nitke ali kapilare v steklenem ohišju.Tako dobimo galvanski člen iz referenčne elektrode in srebrove kloridne elektrode ter elektrolitski del celice vključuje prevodno stekleno folijo in testno okolje.
EMF elektrodnega sistema se meri z milivoltmetrom, njegova skala je graduirana v pH.Elektroni iz srebrokloridne elektrode se pod delovanjem izmerjenega EMF prenesejo na referenčno elektrodo, kar vedno spremlja prenos enakega števila protonov iz notranjosti steklene elektrode na medij.
Če v tem primeru vzamemo koncentracijo pozitivnih vodikovih ionov H + v konstanti steklene elektrode, potem bo EMF funkcija aktivnosti H +, to je funkcija pH proučevanega medija.
Sodobni modeli pH metrov delujejo zahvaljujoč mikroprocesorjem, ki izvajajo temperaturno kompenzacijo in rešujejo številne povezane naloge. Bolj ko je naprava zapletena, več nalog lahko reši. Razred točnosti instrumentov se razlikuje glede na model, ustrezen pH meter pa je mogoče izbrati za različne aplikacije.
Obstajajo žepni gospodinjski pH-metri, obstajajo profesionalni laboratorijski, prenosni in industrijski stacionarni. Nekateri pH-metri merijo koncentracijo ionov v mediju, vsebnost nitratov ipd., imajo vgrajen pomnilnik za shranjevanje rezultatov, možnost komunikacije z računalnikom in funkcijo prilagajanja parametrov preko povratne zanke.