Princip mjerenja pH, uređaj i vrste pH metara

Za brzo određivanje razine pH (drugim riječima, razine kiselosti) različitih medija koriste se pH metri. Industrijska ili pitka voda, otopina kiseline, soli ili lužine, krv, urin i druge tjelesne tekućine, voće, povrće i drugi prehrambeni proizvodi, lijekovi itd. — u načelu sve može postati predmetom operativnih istraživanja pH vrijednosti.

Mjerenje PH je u biti mjerenje aktivnosti vodikovih iona u mediju. Čak je i sama oznaka pH doslovno prevedena s latinskog "pondus Hydrogenii" kao "težina vodika".

Danas se pH metri naširoko koriste u mikrobiologiji i medicini, u obradi vode i agrokemiji, u znanosti o tlu, u hidroponici, u laboratorijskim i terenskim istraživanjima, u kemijskoj i prehrambenoj industriji, u akvaristici i na mnogim drugim mjestima.

Moderni pH metar omogućuje precizno i ​​brzo određivanje pH vrijednosti.Ako je pH 7, medij je neutralan, kao što je destilirana voda, u kojoj su pozitivni ioni vodika H + i negativni ioni hidroksida OH- jednako podijeljeni. Ako je kiselost veća od 7, tada je medij alkalan. Ako je pH manji od 7, medij je kisel.

I premda su kemičari uvijek mogli odrediti kiselost medija klasičnom metodom, koristeći indikatore, na primjer, fenolftalein, ipak, u nekim procesima jednostavno je potrebno točno kvantificirati ovaj pokazatelj, a ponekad je potrebno stalno pratiti to, za organiziranje ispravljanja. Za to su izumljeni pH metri.

pH metar je zapravo elektronički milivoltmetar jer mjeri razliku potencijala u elektrokemijskom sustavu para elektroda i ispitnog medija u kojem su postavljene. Istina je da se ljestvica uređaja ovdje ne graduira u milivoltima, već u pH, budući da se izmjereni EMF pokazuje proporcionalnim pH.

Dvije elektrode: stakleni indikator (oksidanti se ne boje borosilikatnog stakla) i srebrni klorid — dodatna referentna elektroda. Staklena elektroda ima vrlo visok otpor od desetaka megohma, a to je samo osnovni uvjet — otpor sonde ne smije biti manji od 0,1 GΩ. pH metar se kalibrira pomoću puferskih otopina poznatog pH.

Zbog činjenice da na vrijednost EMF-a utječe temperatura, svaki takav mjerni uređaj ima temperaturnu kompenzaciju za mjerenja na temperaturama različitim od + 25 ° C.Ali kako bi se postigla vrlo visoka točnost, potrebno je točno mjeriti na temperaturi od + 25 ° C, zbog čega su mnogi pH metri opremljeni ugrađenim termometrom, tako da možete odmah pratiti temperaturu medija u proces istraživanja.

Indikatorska staklena elektroda u obliku cijevi s kuglicom tanke stijenke na kraju, izrađena od posebnog elektrovodljivog borosilikatnog stakla, u biti je spojena na električni krug. Kretanje pozitivnih H + iona unutar takvog stakla omogućuje njegovo korištenje (kationi unutar stakla kreću se u odnosu na polianion silicijeve kiseline). U epruvetu se ulije suspenzija srebrnog klorida u otopini klorovodične kiseline, nakon čega se u nju umoči srebrna žica - tako se dobije srebrno-kloridna elektroda.

Staklena elektroda se spusti u ispitni medij, električni krug se zatvori postavljanjem dodatne referentne elektrode (živino-kalomelna pasta u otopini kalijevog klorida) (preko elektrolitičke sklopke ili izravno). Kalijev klorid stvara kontakt između živo-kalomelnog dijela ćelije i ispitnog medija. Ova dodatna elektroda se obično nalazi u staklenoj kutiji koja je nepropusna za H + ione.

Vodljivi kontakt otopine kalijevog klorida u poredbenoj elektrodi s ispitivanom otopinom ostvaruje se zahvaljujući tankoj niti ili kapilari u staklenoj kutiji.Na taj se način iz referentne elektrode i srebrno-kloridne elektrode dobije galvanski članak, a elektrolitski dio ćelije uključuje vodljivi stakleni film i ispitnu okolinu.

EMF sustava elektroda mjeri se milivoltmetrom, čija je skala graduirana u pH.Elektroni sa srebrno-kloridne elektrode pod djelovanjem mjerenog EMF-a prelaze na referentnu elektrodu, što je uvijek praćeno prijenosom jednakog broja protona iz unutrašnjosti staklene elektrode u medij.

Ako u ovom slučaju uzmemo koncentraciju pozitivnih vodikovih iona H + u konstanti staklene elektrode, tada će EMF biti funkcija aktivnosti H +, odnosno funkcija pH medija koji se proučava.

Moderni modeli pH mjerača rade zahvaljujući mikroprocesorima koji izvode temperaturnu kompenzaciju i rješavaju mnoge povezane zadatke. Što je uređaj složeniji, to više zadataka može riješiti. Klasa točnosti instrumenata razlikuje se ovisno o modelu, a odgovarajući pH metar može se odabrati za različite primjene.

Postoje džepni pH metri za kućanstvo, profesionalni laboratorijski, prijenosni i industrijski stacionarni. Neki pH metri mjere koncentraciju iona u mediju, sadržaj nitrata i sl., imaju ugrađenu memoriju za pohranu rezultata, mogućnost komunikacije s računalom i funkciju podešavanja parametara putem povratne sprege.