pH mõõtmise põhimõte, seade ja pH-meetrite tüübid

Erinevate söötmete pH taseme (teisisõnu happesuse taseme) kiireks määramiseks kasutatakse pH-meetreid. Tööstuslik või joogivesi, happe-, soola- või leeliselahus, veri, uriin ja muud kehavedelikud, puuviljad, köögiviljad ja muud toiduained, meditsiinilised ravimid jne. — põhimõtteliselt võib kõik saada operatiivuuringu objektiks pH väärtus.

PH mõõtmine on sisuliselt vesinikioonide aktiivsuse mõõtmine keskkonnas. Ja isegi nimetus pH ise on ladinakeelsest sõnast "pondus Hydrogenii" tõlgitud kui "vesiniku kaal".

Tänapäeval kasutatakse pH-meetreid laialdaselt mikrobioloogias ja meditsiinis, veepuhastuses ja agrokeemias, mullateaduses, hüdropoonikas, labori- ja väliuuringutes, keemia- ja toiduainetööstuses, akvaristikas ja mitmel pool mujal.

Kaasaegne pH-meeter võimaldab täpselt ja kiiresti määrata pH väärtust.Kui pH on 7, on keskkond neutraalne, näiteks destilleeritud vesi, milles positiivsed vesinikuioonid H + ja negatiivsed hüdroksiidioonid OH- on võrdselt jagatud. Kui happesus on üle 7, on keskkond aluseline. Kui pH on alla 7, on keskkond happeline.

Ja kuigi keemikud on alati suutnud keskmise happesust määrata klassikalise meetodi abil, kasutades indikaatoreid, näiteks fenoolftaleiini, on mõne protsessi puhul siiski vaja seda indikaatorit täpselt kvantifitseerida ja mõnikord on vaja pidevalt jälgida. selle parandamiseks. Selleks leiutati pH-meetrid.

PH-meeter on tegelikult elektrooniline millivoltmeeter, kuna see mõõdab potentsiaalide erinevust elektroodepaari elektrokeemilises süsteemis ja katsekeskkonnas, kuhu need asetatakse. Tõsi, seadme skaala on siin gradueeritud mitte millivoltides, vaid pH-s, kuna mõõdetud EMF osutub pH-ga võrdeliseks.

Kaks elektroodi: klaasist indikaator (oksüdeerijad ei karda boorsilikaatklaasi) ja hõbekloriid - täiendav võrdluselektrood. Klaaselektroodil on väga kõrge, kümneid megaoomine takistus ja see on vaid põhinõue – sondi takistus ei tohi olla väiksem kui 0,1 GΩ. pH-meeter kalibreeritakse teadaoleva pH-ga puhverlahuste abil.

Kuna EMF väärtust mõjutab temperatuur, on igal sellisel mõõteseadmel temperatuuri kompensatsioon mõõtmiseks muudel temperatuuridel kui + 25 ° C.Kuid väga suure täpsuse saavutamiseks on vaja täpselt mõõta temperatuuril + 25 ° C, mistõttu on paljud pH-meetrid varustatud sisseehitatud termomeetriga, nii et saate kohe jälgida keskkonna temperatuuri. uurimise protsess.

Indikaatorklaasist elektrood toru kujul, mille otsas on õhukese seinaga kuul, mis on valmistatud spetsiaalsest elektrit juhtivast boorsilikaatklaasist, on sisuliselt ühendatud elektriahelaga. Positiivsete H + ioonide liikumine sellise klaasi sees võimaldab seda kasutada (klaasi sees olevad katioonid liiguvad ränihappe polüaniooni suhtes). Katseklaasi valatakse hõbekloriidi suspensioon vesinikkloriidhappe lahuses, mille järel kastetakse sinna hõbetraat - nii saadakse hõbekloriidelektrood.

Klaaselektrood langetatakse katsekeskkonda, elektriahel suletakse, asetades sellesse täiendava võrdluselektroodi (elavhõbeda-kalomelpasta kaaliumkloriidi lahuses) (elektrolüütilise lüliti kaudu või otse). Kaaliumkloriid loob kontakti raku elavhõbeda-kalomel-osa ja katsekeskkonna vahel. See lisaelektrood asetatakse tavaliselt H + ioone mitteläbilaskvasse klaaskorpusesse.

Võrdluselektroodis oleva kaaliumkloriidi lahuse juhtiv kontakt uuritava lahusega tekib klaasvitriinis oleva õhukese keerme või kapillaari tõttu Sel viisil saadakse referentselektroodist ja hõbekloriidelektroodist galvaaniline element ning elemendi elektrolüüdiosa sisaldab juhtivat klaaskilet ja katsekeskkonda.

Elektroodisüsteemi EMF mõõdetakse millivoltmeetriga, selle skaala on gradueeritud pH järgi.Hõbekloriidelektroodi elektronid kantakse mõõdetud EMF-i toimel võrdluselektroodile, millega kaasneb alati võrdse arvu prootonite ülekandmine klaaselektroodi sisemusest keskkonda.

Kui sel juhul võtame positiivsete vesinikuioonide H + kontsentratsiooni klaaselektroodi konstandis, siis on EMF funktsioon H + aktiivsusest, see tähendab uuritava keskkonna pH funktsioon.

Kaasaegsed pH-meetrite mudelid töötavad tänu mikroprotsessoritele, mis täidavad temperatuuri kompenseerimist ja lahendavad paljusid sellega seotud ülesandeid. Mida keerulisem seade, seda rohkem ülesandeid suudab see lahendada. Instrumentide täpsusklass on mudeliti erinev ning erinevateks rakendusteks saab valida sobiva pH-meetri.

On taskumajapidamises kasutatavaid pH-mõõtjaid, on professionaalseid laboratoorseid, kaasaskantavaid ja tööstuslikke statsionaarseid. Mõned pH-meetrid mõõdavad ioonide kontsentratsiooni keskkonnas, nitraatide sisaldust jne, neil on sisseehitatud mälu tulemuste salvestamiseks, arvutiga suhtlemise võimalus ja parameetrite reguleerimise funktsioon tagasisideahela kaudu.