Принципът и структурата на pH метъра
1. pH метър
pH (киселинният) метър е инструмент за измерване на H plus активността в разтвора чрез потенциометричен метод. Стойността, измерена с pH метъра, е метод, използван за изразяване на pH на разтвора, което се изразява чрез отрицателния логаритъм на концентрацията на H плюс йони в разтвора, а именно: pH= ー lg[H plus ].
Използваният от нас pH метър се състои от две части: електромер и електрод. При действителното измерване електродът се потапя в разтвора за измерване и концентрацията на H плюс йони в разтвора се преобразува в миливолтов сигнал за напрежение, който се въвежда в електромера. Електромерът усилва сигнала и го преобразува в рН чрез логаритъм, след което рН се показва от инструмента за показване на нивото в миливолта.
pH метърът използва стъклен електрод като измервателен електрод и каломелов електрод като референтен електрод. Промяната на потенциала на стъкления електрод, причинена от промяната на концентрацията на водородни йони, причинява промяна на потенциала между него и каломеловия електрод, който трябва да съответства на формулата (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Във формулата:
E-електродвижеща сила, mV;
E0-стандартна електродвижеща сила на електрода, mV;
R е моларна газова константа;
T е абсолютната температура в Келвин;
F е константата на Фарадей.
От формулата (2-6) може да се види, че температурата също е важен влияещ фактор при измерване на pH. Трябва да обърнем внимание на промяната на температурата и да я вземем предвид при измерване. Понастоящем най-често използваните pH електроди са композитни електроди, които имат комбинирани стъклени електроди и каломелови електроди.
2. pH електрод
Електродите са неразделна част от pH метър. Измерването на pH се извършва от химическа батерия, съставена от измервателен електрод и референтен електрод.
(1) Електродът за измерване на рН се нарича още електрод, показващ рН, който 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 pH, той действа като половин клетка с постоянен потенциал и образува химическа батерия с електрода за измерване на pH, осигурявайки и поддържайки фиксиран референтен потенциал.
(3) Композитният електрод е електрод, който съчетава електрод за измерване на рН и референтен електрод. Композитните електроди не се влияят от окисляващи и редуциращи вещества, имат по-бърза равновесна скорост и са широко използвани. Понастоящем тези електроди се използват основно при измерване на pH. Независимо от стъкления индикаторен електрод или стъкления композитен електрод, всички те са тънкослойни електроди. Мембранният потенциал има връзка на Нернст с активността на водородните йони в измерения разтвор, което отразява уникалните свойства на тънкослойния електрод. Тези свойства се влияят от самия електрод и условията на употреба. и имат ефект върху резултатите от измерването.
