Prinsippet for pH-måling, enhet og typer pH-målere

For raskt å bestemme pH-nivået (med andre ord surhetsnivået) til ulike medier, brukes pH-målere. Industrielt vann eller drikkevann, syre, salt eller alkaliløsning, blod, urin og andre kroppsvæsker, frukt, grønnsaker og andre matvarer, medisinske legemidler, etc. — i prinsippet kan alt bli gjenstand for operasjonell forskning pH-verdi.

Måling av PH er i hovedsak en måling av aktiviteten til hydrogenioner i et medium. Og selv betegnelsen pH i seg selv er bokstavelig talt oversatt fra det latinske "pondus Hydrogenii" som "vekt av hydrogen".

I dag er pH-målere mye brukt i mikrobiologi og medisin, i vannbehandling og agrokjemi, i jordvitenskap, i hydroponikk, i laboratorie- og feltforskning, i kjemisk industri og næringsmiddelindustri, i akvaristikk og mange andre steder.

Det moderne pH-måleren lar deg nøyaktig og raskt bestemme pH-verdien.Hvis pH er 7, er mediet nøytralt, for eksempel destillert vann, hvor de positive hydrogenionene H + og de negative hydroksydionene OH- er likt delt. Hvis surheten er mer enn 7, er mediet alkalisk. Hvis pH er mindre enn 7, er mediet surt.

Og selv om kjemikere alltid har vært i stand til å bestemme surheten til mediet ved den klassiske metoden, ved å bruke indikatorer, for eksempel fenolftalein, er det i noen prosesser ganske enkelt nødvendig å kvantifisere denne indikatoren nøyaktig, og noen ganger er det nødvendig å kontinuerlig overvåke det, for å ordne med å rette det. Det er dette pH-målere ble oppfunnet for.

pH-meteret er faktisk et elektronisk millivoltmeter da det måler potensialforskjellen over det elektrokjemiske systemet til et par elektroder og testmediet de er plassert i. Det er sant at skalaen til enheten er gradert her ikke i millivolt, men i pH, siden den målte EMF viser seg å være proporsjonal med pH.

To elektroder: en glassindikator (oksidasjonsmidler er ikke redd for borosilikatglass) og sølvklorid - en ekstra referanseelektrode. Glasselektroden har en veldig høy motstand på titalls megohm, og dette er bare det grunnleggende kravet - sondemotstanden skal ikke være mindre enn 0,1 GΩ. pH-måleren kalibreres ved bruk av bufferløsninger med kjent pH.

På grunn av det faktum at EMF-verdien påvirkes av temperaturen, har hver slik måleenhet en temperaturkompensasjon for målinger ved andre temperaturer enn + 25 ° C.Men for å oppnå svært høy nøyaktighet, er det nødvendig å måle nøyaktig ved en temperatur på + 25 ° C, og derfor er mange pH-målere utstyrt med et innebygd termometer, slik at du umiddelbart kan følge temperaturen på mediet i prosessen med forskning.

Indikatorglasselektroden i form av et rør med en tynnvegget kule i enden, laget av et spesielt elektrisk ledende borosilikatglass, er i hovedsak koblet til en elektrisk krets. Bevegelsen av positive H + ioner inne i et slikt glass gjør det mulig å bruke det (kationer inne i glasset beveger seg i forhold til polyanionen av kiselsyre). En suspensjon av sølvklorid i en løsning av saltsyre helles i reagensrøret, hvoretter en sølvtråd dyppes i det - slik oppnås en sølvkloridelektrode.

Glasselektroden senkes ned i testmediet, den elektriske kretsen lukkes ved å plassere en ekstra referanseelektrode (kvikksølv-kalomelpasta i kaliumkloridløsning) inn i den (via en elektrolysebryter eller direkte). Kaliumklorid skaper kontakt mellom kvikksølv-kalomel-delen av cellen og testmediet. Denne ekstra elektroden er vanligvis plassert i et glasshus som er ugjennomtrengelig for H + ioner.

Den ledende kontakten av kaliumkloridløsningen i referanseelektroden med testløsningen dannes på grunn av en tynn tråd eller kapillær i et glasshus. På denne måten oppnås en galvanisk celle fra en referanseelektrode og en sølvkloridelektrode, og elektrolyttdelen av cellen inkluderer en ledende glassfilm og testmiljø.

Elektrodesystemets EMF måles med et millivoltmeter, skalaen er gradert i pH.Elektroner fra sølvkloridelektroden overføres til referanseelektroden under påvirkning av den målte EMF, som alltid er ledsaget av overføring av et likt antall protoner fra innsiden av glasselektroden til mediet.

Hvis vi i dette tilfellet tar konsentrasjonen av positive hydrogenioner H + i konstanten til glasselektroden, vil EMF være en funksjon av aktiviteten til H +, det vil si en funksjon av pH til mediet som studeres.

Moderne modeller av pH-målere fungerer takket være mikroprosessorer som utfører temperaturkompensasjon og løser mange relaterte oppgaver. Jo mer kompleks enheten er, jo flere oppgaver kan den løse. Nøyaktighetsklassen for instrumenter varierer fra modell til modell, og en passende pH-meter kan velges for ulike bruksområder.

Det er lommehusholdnings pH-målere, det er profesjonelle laboratorie-, bærbare og industrielle stasjonære. Noen pH-målere måler konsentrasjonen av ioner i mediet, innholdet av nitrater etc., har innebygget minne for å lagre resultatene, evnen til å kommunisere med en datamaskin og funksjonen til å justere parametere gjennom en tilbakemeldingssløyfe.