Principen för pH-mätning, anordning och typer av pH-mätare

För att snabbt bestämma pH-nivån (med andra ord surhetsgraden) i olika medier används pH-mätare. Industriellt vatten eller dricksvatten, syra, salt eller alkalilösning, blod, urin och andra kroppsvätskor, frukt, grönsaker och andra livsmedel, medicinska droger, etc. — i princip allt kan bli föremål för operativ forskning pH-värde.

Att mäta PH är i huvudsak ett mått på aktiviteten av vätejoner i ett medium. Och även beteckningen pH i sig är bokstavligen översatt från latinets "pondus Hydrogenii" som "vätevikt".

Idag används pH-mätare i stor utsträckning inom mikrobiologi och medicin, inom vattenrening och agrokemi, inom markvetenskap, inom hydroponik, inom laboratorie- och fältforskning, inom kemisk industri och livsmedelsindustri, inom akvaristik och på många andra platser.

Den moderna pH-mätaren låter dig exakt och snabbt bestämma pH-värdet.Om pH är 7 är mediet neutralt, såsom destillerat vatten, där de positiva vätejonerna H+ och de negativa hydroxidjonerna OH- är lika uppdelade. Om surheten är mer än 7 är mediet alkaliskt. Om pH är lägre än 7 är mediet surt.

Och även om kemister alltid har kunnat bestämma surheten hos mediet med den klassiska metoden, med hjälp av indikatorer, till exempel fenolftalein, är det i vissa processer helt enkelt nödvändigt att kvantifiera denna indikator noggrant, och ibland är det nödvändigt att ständigt övervaka det, för att ordna att rätta till det. Det är vad pH-mätare uppfanns för.

pH-mätaren är faktiskt en elektronisk millivoltmeter eftersom den mäter potentialskillnaden över det elektrokemiska systemet för ett par elektroder och testmediet där de är placerade. Det är sant att enhetens skala är graderad här inte i millivolt, utan i pH, eftersom den uppmätta EMF visar sig vara proportionell mot pH.

Två elektroder: en glasindikator (oxidationsmedel är inte rädda för borosilikatglas) och silverklorid - en extra referenselektrod. Glaselektroden har ett mycket högt motstånd på tiotals megohm, och detta är bara det grundläggande kravet - sondens resistans ska inte vara mindre än 0,1 GΩ. pH-mätaren kalibreras med buffertlösningar med känt pH.

På grund av att EMF-värdet påverkas av temperaturen har varje sådan mätanordning en temperaturkompensation för mätningar vid andra temperaturer än +25 °C.Men för att uppnå mycket hög noggrannhet är det nödvändigt att mäta noggrant vid en temperatur på + 25 ° C, varför många pH-mätare är utrustade med en inbyggd termometer, så att du omedelbart kan följa mediets temperatur i forskningsprocessen.

Indikatorglaselektroden i form av ett rör med en tunnväggig kula i änden, gjord av ett speciellt elektriskt ledande borosilikatglas, är i huvudsak ansluten till en elektrisk krets. Rörelsen av positiva H + joner inuti ett sådant glas gör det möjligt att använda det (katjoner inuti glaset rör sig i förhållande till polyanjonen av kiselsyra). En suspension av silverklorid i en lösning av saltsyra hälls i provröret, varefter en silvertråd doppas i det - så här erhålls en silverkloridelektrod.

Glaselektroden sänks ner i testmediet, den elektriska kretsen sluts genom att placera en extra referenselektrod (kvicksilver-kalomelpasta i kaliumkloridlösning) i den (via en elektrolytbrytare eller direkt). Kaliumklorid skapar kontakt mellan kvicksilver-kalomeldelen av cellen och testmediet. Denna extra elektrod placeras vanligtvis i en glaslåda som är ogenomtränglig för H+-joner.

Den ledande kontakten av kaliumkloridlösningen i referenselektroden med testlösningen bildas på grund av en tunn tråd eller kapillär i ett glashus. På så sätt erhålls en galvanisk cell från en referenselektrod och en silverkloridelektrod, och elektrolytdelen av cellen inkluderar en ledande glasfilm och testmiljö.

Elektrodsystemets EMF mäts med en millivoltmeter, dess skala är graderad i pH.Elektroner från silverkloridelektroden överförs till referenselektroden under verkan av den uppmätta EMF, som alltid åtföljs av överföringen av ett lika stort antal protoner från insidan av glaselektroden till mediet.

Om vi ​​i det här fallet tar koncentrationen av positiva vätejoner H + i konstanten för glaselektroden, kommer EMF att vara en funktion av aktiviteten av H +, det vill säga en funktion av pH i mediet som studeras.

Moderna modeller av pH-mätare fungerar tack vare mikroprocessorer som utför temperaturkompensation och löser många relaterade uppgifter. Ju mer komplex enheten är, desto fler uppgifter kan den lösa. Instrumentens noggrannhetsklass varierar beroende på modell, och en lämplig pH-mätare kan väljas för olika applikationer.

Det finns pockethushålls pH-mätare, det finns professionella laboratoriemätare, bärbara och industriella stationära. Vissa pH-mätare mäter koncentrationen av joner i mediet, innehållet av nitrater etc, har ett inbyggt minne för att lagra resultaten, möjligheten att kommunicera med en dator och funktionen att justera parametrar genom en återkopplingsslinga.