Принцип и устройство рН-метра
1. pH-метр
Измеритель pH (кислотности) — это прибор, измеряющий активность H+ в растворе потенциометрическим методом. Значение, измеренное pH-метром, представляет собой метод, используемый для выражения pH раствора. Оно выражается отрицательным логарифмом концентрации ионов H+ в растворе, то есть: pH=ーlg[H+].
Используемый нами pH-метр состоит из двух частей: электрометра и электрода. При фактическом измерении электрод погружается в измеряемый раствор, и концентрация ионов H+ в растворе преобразуется в сигнал напряжения милливольтового уровня, который вводится в электросчетчик. Электросчетчик усиливает сигнал и логарифмически преобразует его в pH, а затем измеритель уровня в милливольтах отображает pH.
В pH-метре используется стеклянный электрод в качестве измерительного электрода и каломельный электрод в качестве электрода сравнения. Изменение потенциала стеклянного электрода, вызванное изменением концентрации ионов водорода, вызывает изменение потенциала между ним и каломельным электродом, которое должно соответствовать формуле (2-6)
Е=Е0-2.3026RT/F…………(2-6)
В формуле:
Е - электродвижущая сила, мВ;
Стандартная электродвижущая сила электрода E0 -, мВ;
R – газовая постоянная на моль;
Т – абсолютная температура в Кельвинах;
F – постоянная Фарадея.
Из уравнения (2-6) видно, что температура также является важным фактором при измерении pH. При измерении следует обращать внимание на изменение температуры и учитывать его. В настоящее время большинство широко используемых электродов для измерения pH представляют собой композитные электроды, состоящие из стеклянных и каломельных электродов.
2. pH-электрод
Электрод является важной частью pH-метра. Измерение pH завершается формированием химической батареи с измерительным электродом и электродом сравнения.
(1) Электрод для измерения pH, также называемый электродом-индикатором pH, реагирует на активность ионов водорода в растворе, и потенциал электрода соответственно изменяется. Почти во всех современных pH-метрах в качестве измерительных электродов используются стеклянные электроды.
(2) Электрод сравнения (инертный электрод) не реагирует на активность ионов водорода в растворе. При измерении pH он служит полуэлементом с постоянным потенциалом и образует химическую батарею с электродом для измерения pH, обеспечивая и поддерживая фиксированный опорный потенциал.
(3) Комбинированный электрод — это электрод, который сочетает в себе электрод для измерения pH и электрод сравнения. Композитные электроды не подвержены влиянию окислителей и восстановителей, имеют быструю равновесную скорость и широко применяются. В настоящее время эти электроды в основном используются для измерения pH. Независимо от того, является ли стеклянный индикаторный электрод или стеклянный композитный электрод тонкопленочным электродом, мембранный потенциал имеет зависимость Нернста от активности ионов водорода в измеряемом растворе, что отражает уникальные свойства тонкопленочного электрода. На эти свойства влияют сам электрод и условия использования. и влияют на результаты измерений.
