Princippet og opbygningen af et pH-meter
1.pH meter
Et pH-måler (surhedsgrad) er et instrument, der måler H+-aktiviteten i en opløsning ved hjælp af den potentiometriske metode. Værdien målt af et pH-meter er en metode, der bruges til at udtrykke pH-værdien af en opløsning. Det udtrykkes ved den negative logaritme af H+ ionkoncentrationen i opløsningen, det vil sige: pH=ーlg[H+].
Det pH-måler, vi bruger, er sammensat af to dele: en elektrisk måler og en elektrode. Ved egentlig måling nedsænkes elektroden i opløsningen, der skal måles, og H+-ionkoncentrationen i opløsningen omdannes til et spændingssignal på millivoltniveau, som indlæses i elmåleren. Den elektriske måler forstærker signalet og konverterer det logaritmisk til pH, og derefter viser millivolt-niveaudisplayet pH.
pH-meteret bruger en glaselektrode som måleelektrode og en calomelelektrode som referenceelektrode. Ændringen i potentialet for glaselektroden forårsaget af ændringen i hydrogenionkoncentrationen forårsager en ændring i potentialet mellem den og calomelelektroden, som skal overholde formlen (2-6)
E=E0-2.3026RT/F…………(2-6)
I formlen:
E - elektromotorisk kraft, mV;
E0 - elektrode standard elektromotorisk kraft, mV;
R er gaskonstanten pr. mol;
T er den absolutte temperatur i Kelvin;
F - Faradays konstant.
Det kan ses ud fra ligning (2-6), at temperatur også er en vigtig faktor, når man måler pH. Når du måler, skal du være opmærksom på temperaturændringen og tage den i betragtning. På nuværende tidspunkt er de fleste af de almindeligt anvendte elektroder til pH kompositelektroder, som kombinerer glaselektroder og calomelelektroder.
2.pH elektrode
Elektroden er en væsentlig del af pH-meteret. pH-måling afsluttes ved at danne et kemisk batteri med en måleelektrode og en referenceelektrode.
(1) pH-måleelektroden, også kaldet den pH-indikerende elektrode, reagerer på aktiviteten af hydrogenioner i opløsningen, og elektrodepotentialet ændres tilsvarende. Næsten alle moderne pH-målere bruger glaselektroder som måleelektroder.
(2) Referenceelektroden (inert elektrode) reagerer ikke på aktiviteten af hydrogenioner i opløsningen. Ved pH-måling fungerer den som en halvcelle med konstant potentiale og danner et kemisk batteri med pH-måleelektroden, der giver og opretholder et fast referencepotentiale.
(3) En sammensat elektrode er en elektrode, der kombinerer en pH-målingselektrode og en referenceelektrode. Kompositelektroder påvirkes ikke af oxiderende og reducerende stoffer, har en hurtig ligevægtshastighed og er meget udbredt. I øjeblikket bruges disse elektroder grundlæggende til pH-måling. Uanset om glasindikatorelektroden eller glaskompositelektroden er en tyndfilmselektrode, har membranpotentialet et Nernst-forhold til hydrogenionaktiviteten i den opløsning, der måles, hvilket afspejler tyndfilmelektrodens unikke egenskaber. Disse egenskaber påvirkes af selve elektroden og brugsbetingelserne. , og har indflydelse på måleresultaterne.
