Princippet for pH-måling, enhed og typer af pH-målere

For hurtigt at bestemme pH-niveauet (med andre ord surhedsgraden) i forskellige medier, bruges pH-målere. Industrielt vand eller drikkevand, syre-, salt- eller alkaliopløsning, blod, urin og andre kropsvæsker, frugter, grøntsager og andre fødevarer, medicinske lægemidler mv. — i princippet kan alt blive genstand for operationel forskning pH-værdi.

Måling af PH er i det væsentlige en måling af aktiviteten af ​​hydrogenioner i et medium. Og selv betegnelsen pH i sig selv er bogstaveligt oversat fra det latinske "pondus Hydrogenii" som "vægt af brint".

I dag er pH-målere meget brugt i mikrobiologi og medicin, i vandbehandling og agrokemi, i jordbundsvidenskab, i hydroponics, i laboratorie- og feltforskning, i den kemiske industri og fødevareindustrien, i akvaristik og mange andre steder.

Det moderne pH-meter giver dig mulighed for præcist og hurtigt at bestemme pH-værdien.Hvis pH er 7, er mediet neutralt, såsom destilleret vand, hvori de positive hydrogenioner H+ og de negative hydroxidioner OH- er ligeligt fordelt. Hvis surhedsgraden er mere end 7, så er mediet basisk. Hvis pH er mindre end 7, er mediet surt.

Og selvom kemikere altid har været i stand til at bestemme surhedsgraden af ​​mediet ved den klassiske metode, ved hjælp af indikatorer, for eksempel phenolphtalein, er det i nogle processer simpelthen nødvendigt at kvantificere denne indikator nøjagtigt, og nogle gange er det nødvendigt konstant at overvåge det, for at arrangere at rette det. Det er hvad pH-målere blev opfundet til.

pH-meteret er faktisk et elektronisk millivoltmeter, da det måler potentialforskellen over det elektrokemiske system af et par elektroder og testmediet, hvori de er placeret. Det er rigtigt, at enhedens skala her er gradueret ikke i millivolt, men i pH, da den målte EMF viser sig at være proportional med pH.

To elektroder: en glasindikator (oxidationsmidler er ikke bange for borosilikatglas) og sølvchlorid - en ekstra referenceelektrode. Glaselektroden har en meget høj modstand på snesevis af megohm, og dette er kun det grundlæggende krav - sondemodstanden bør ikke være mindre end 0,1 GΩ. pH-meteret kalibreres ved hjælp af bufferopløsninger med kendt pH.

På grund af det faktum, at EMF-værdien er påvirket af temperaturen, har hver sådan måleanordning en temperaturkompensation for målinger ved andre temperaturer end + 25 ° C.Men for at opnå en meget høj nøjagtighed er det nødvendigt at måle præcist ved en temperatur på + 25°C, hvorfor mange pH-målere er udstyret med et indbygget termometer, så man umiddelbart kan følge mediets temperatur i forskningsprocessen.

Indikatorglaselektroden i form af et rør med en tyndvægget kugle i enden, lavet af et specielt elektrisk ledende borosilikatglas, er i det væsentlige forbundet med et elektrisk kredsløb. Bevægelsen af ​​positive H + ioner inde i et sådant glas gør det muligt at bruge det (kationer inde i glasset bevæger sig i forhold til polyanionen af ​​kiselsyre). En suspension af sølvklorid i en opløsning af saltsyre hældes i reagensglasset, hvorefter en sølvtråd dyppes ned i det - sådan opnås en sølvkloridelektrode.

Glaselektroden sænkes ned i testmediet, det elektriske kredsløb lukkes ved at placere en ekstra referenceelektrode (kviksølv-calomel-pasta i kaliumchloridopløsning) i den (via en elektrolytisk kontakt eller direkte). Kaliumchlorid skaber kontakt mellem kviksølv-calomel-delen af ​​cellen og testmediet. Denne ekstra elektrode er normalt placeret i en glaskasse, der er uigennemtrængelig for H+-ioner.

Den ledende kontakt af kaliumchloridopløsningen i referenceelektroden med testopløsningen dannes på grund af en tynd tråd eller kapillar i et glashus.På denne måde opnås en galvanisk celle fra en referenceelektrode og en sølvkloridelektrode, og elektrolytdelen af ​​cellen omfatter en ledende glasfilm og testmiljø.

Elektrodesystemets EMF måles med et millivoltmeter, dets skala er gradueret i pH.Elektroner fra sølvkloridelektroden overføres til referenceelektroden under påvirkning af den målte EMF, som altid ledsages af overførsel af et lige så stort antal protoner fra indersiden af ​​glaselektroden til mediet.

Hvis vi i dette tilfælde tager koncentrationen af ​​positive hydrogenioner H + i konstanten af ​​glaselektroden, så vil EMF være en funktion af aktiviteten af ​​H +, det vil sige en funktion af pH-værdien af ​​mediet, der undersøges.

Moderne modeller af pH-målere fungerer takket være mikroprocessorer, der udfører temperaturkompensation og løser mange relaterede opgaver. Jo mere kompleks enheden er, jo flere opgaver kan den løse. Instrumenternes nøjagtighedsklasse varierer efter model, og et passende pH-meter kan vælges til forskellige anvendelser.

Der er lommehusholdnings pH-målere, der er professionelle laboratorie-, bærbare og industrielle stationære. Nogle pH-målere måler koncentrationen af ​​ioner i mediet, indholdet af nitrater osv., har en indbygget hukommelse til at gemme resultaterne, evnen til at kommunikere med en computer og funktionen til at justere parametre gennem en feedback-loop.