A pH mérés elve, a pH-mérő készülékek és típusai

A különböző közegek pH-szintjének (más szóval a savassági szintjének) gyors meghatározásához pH-mérőket használnak. Ipari vagy ivóvíz, sav, só vagy lúg oldat, vér, vizelet és egyéb testnedvek, gyümölcsök, zöldségek és egyéb élelmiszerek, gyógyászati ​​gyógyszerek stb. — elvileg minden az operatív kutatás tárgyává válhat pH-érték.

A PH mérése lényegében a hidrogénionok aktivitásának mérése egy közegben. És még magát a pH-t is szó szerint fordítják a latin "pondus Hydrogenii" szóból, mint "hidrogén súlya".

Napjainkban a pH-mérőket széles körben alkalmazzák a mikrobiológiában és az orvostudományban, a vízkezelésben és agrokémiában, a talajtudományban, a hidroponikában, a laboratóriumi és terepkutatásban, a vegyiparban és az élelmiszeriparban, az akvarisztikában és sok más helyen.

A modern pH-mérő lehetővé teszi a pH-érték pontos és gyors meghatározását.Ha a pH 7, akkor a közeg semleges, például desztillált víz, amelyben a pozitív H + hidrogénionok és az OH- negatív hidroxidionok egyenlő arányban oszlanak meg. Ha a savasság 7-nél nagyobb, akkor a közeg lúgos. Ha a pH 7-nél kisebb, a közeg savas.

És bár a kémikusok mindig is meg tudták határozni a közeg savasságát klasszikus módszerrel, indikátorok, például fenolftalein segítségével, ennek ellenére egyes folyamatokban egyszerűen szükséges ezt a mutatót pontosan számszerűsíteni, és néha folyamatosan ellenőrizni kell. azt, hogy intézkedjen a kijavításáról. Erre találták ki a pH-mérőket.

A pH-mérő tulajdonképpen egy elektronikus millivoltmérő, mivel méri a potenciálkülönbséget egy pár elektróda elektrokémiai rendszerében és a tesztközegben, amelybe azokat elhelyezték. Igaz, a készülék skálája itt nem millivoltban, hanem pH-ban van beosztva, hiszen a mért EMF a pH-val arányosnak bizonyul.

Két elektróda: egy üveg indikátor (az oxidálószerek nem félnek a boroszilikát üvegtől) és az ezüst-klorid - egy további referenciaelektróda. Az üvegelektróda nagyon nagy, több tíz megohmos ellenállással rendelkezik, és ez csak az alapvető követelmény – a szonda ellenállása nem lehet kevesebb, mint 0,1 GΩ. A pH-mérő kalibrálása ismert pH-jú pufferoldatokkal történik.

Tekintettel arra, hogy az EMF-értéket a hőmérséklet befolyásolja, minden ilyen mérőeszköz rendelkezik hőmérséklet-kompenzációval a + 25 °C-tól eltérő hőmérsékletű mérésekhez.De a nagyon nagy pontosság eléréséhez pontosan kell mérni + 25 ° C hőmérsékleten, ezért sok pH-mérő beépített hőmérővel van felszerelve, így azonnal követheti a közeg hőmérsékletét a kutatás folyamata.

A speciális, elektromosan vezető boroszilikát üvegből készült, vékony falú golyóval ellátott cső alakú indikátorüveg-elektróda lényegében egy elektromos áramkörhöz kapcsolódik. A pozitív H + ionok mozgása egy ilyen üvegben lehetővé teszi annak használatát (az üveg belsejében lévő kationok a kovasav polianionjához képest mozognak). A kémcsőbe ezüst-klorid sósavoldatban készült szuszpenzióját öntik, majd ezüsthuzalt merítenek bele - így kapunk ezüst-klorid elektródát.

Az üvegelektródát a vizsgálóközegbe engedjük, az elektromos áramkört egy további referenciaelektród (higany-kalomel paszta kálium-klorid oldatban) helyezésével zárjuk le (elektrolitikus kapcsolón keresztül vagy közvetlenül). A kálium-klorid érintkezést hoz létre a sejt higany-kalomel része és a tesztközeg között. Ezt a kiegészítő elektródát általában a H + ionok számára át nem eresztő üvegházban helyezik el.

A referenciaelektródában lévő kálium-klorid-oldat vezető érintkezése a vizsgált oldattal egy üvegvitrin vékony szála vagy kapillárisa miatt jön létre, így egy referenciaelektródából és egy ezüst-klorid elektródából galvanikus cellát kapunk, ill. a cella elektrolit része vezető üvegfóliát és tesztkörnyezetet tartalmaz.

Az elektródarendszer EMF-jét millivoltméterrel mérik, skáláját pH-n osztják.Az ezüst-klorid elektródáról származó elektronok a mért EMF hatására átkerülnek a referenciaelektródára, amihez mindig azonos számú proton átvitele társul az üvegelektróda belsejéből a közegbe.

Ha ebben az esetben a pozitív hidrogénionok H + koncentrációját vesszük az üvegelektród állandójában, akkor az EMF a H + aktivitásának, vagyis a vizsgált közeg pH-jának függvénye lesz.

A pH-mérők modern modelljei a hőmérséklet-kompenzációt végrehajtó és számos kapcsolódó feladatot megoldó mikroprocesszoroknak köszönhetően működnek. Minél összetettebb az eszköz, annál több feladatot tud megoldani. A műszerek pontossági osztálya modellenként eltérő, és a különböző alkalmazásokhoz megfelelő pH-mérő választható.

Vannak zsebes háztartási pH-mérők, vannak professzionális laboratóriumi, hordozható és ipari helyhez kötöttek. Egyes pH-mérők mérik a közeg ionkoncentrációját, nitráttartalmát stb., beépített memóriával rendelkeznek az eredmények tárolására, képesek számítógéppel kommunikálni, valamint visszacsatoló hurkon keresztül a paraméterek beállítására is képesek.