Принципът и структурата на рН метър
1.pH метър
pH (киселинният) метър е инструмент, който измерва H+ активността в разтвор, като използва потенциометричния метод. Стойността, измерена с pH метър, е метод, използван за изразяване на pH на разтвор. Изразява се чрез отрицателния логаритъм на концентрацията на H+ йони в разтвора, т.е. pH=ーlg[H+].
Използваният от нас pH метър се състои от две части: електромер и електрод. При реално измерване електродът се потапя в измервания разтвор и концентрацията на H+ йони в разтвора се преобразува в сигнал на напрежение на ниво миливолт, който се въвежда в електромера. Електромерът усилва сигнала и го преобразува логаритмично в pH, след което измервателният уред за ниво на миливолта показва pH.
pH метърът използва стъклен електрод като измервателен електрод и каломелов електрод като референтен електрод. Промяната в потенциала на стъкления електрод, причинена от промяната в концентрацията на водородни йони, причинява промяна в потенциала между него и каломеловия електрод, който трябва да отговаря на формулата (2-6)
E=E0-2.3026RT/F…………(2-6})
Във формулата:
E - електродвижеща сила, mV;
E0 - електрод стандартна електродвижеща сила, mV;
R е газовата константа на мол;
T е абсолютната температура в Келвин;
F - константата на Фарадей.
Може да се види от уравнението (2-6), че температурата също е важен фактор при измерване на pH. Когато измервате, трябва да обърнете внимание на промяната на температурата и да я вземете предвид. Понастоящем повечето от често използваните електроди за pH са композитни електроди, които комбинират стъклени електроди и каломелови електроди.
2.pH електрод
Електродът е съществена част от pH метъра. Измерването на pH се извършва чрез формиране на химическа батерия с измервателен електрод и референтен електрод.
(1) Електродът за измерване на pH, наричан още електрод за показване на pH, реагира на активността на водородните йони в разтвора и потенциалът на електрода се променя съответно. Почти всички съвременни pH метри използват стъклени електроди като измервателни електроди.
(2) Референтният електрод (инертен електрод) не реагира на активността на водородните йони в разтвора. При измерване на рН той служи като половин клетка с постоянен потенциал и образува химическа батерия с електрода за измерване на рН, осигурявайки и поддържайки фиксиран референтен потенциал.
(3) Композитният електрод е електрод, който комбинира електрод за измерване на рН и референтен електрод. Композитните електроди не се влияят от окисляващи и редуциращи вещества, имат бърза равновесна скорост и са широко използвани. Понастоящем тези електроди се използват основно за измерване на pH. Независимо дали стъкленият индикаторен електрод или стъкленият композитен електрод е тънкослоен електрод, потенциалът на мембраната има връзка на Нернст с активността на водородните йони в измервания разтвор, отразявайки уникалните свойства на тънкослойния електрод. Тези свойства се влияят от самия електрод и условията на употреба. и оказват влияние върху резултатите от измерването.
