PH matavimo principas, prietaisas ir pH matuoklių tipai

Norint greitai nustatyti įvairių terpių pH lygį (kitaip tariant, rūgštingumo lygį), naudojami pH matuokliai. Pramoninis arba geriamasis vanduo, rūgštis, druskos ar šarmų tirpalas, kraujas, šlapimas ir kiti kūno skysčiai, vaisiai, daržovės ir kiti maisto produktai, medicininiai vaistai ir kt. — iš esmės viskas gali tapti operatyvinio tyrimo pH vertės objektu.

PH matavimas iš esmės yra vandenilio jonų aktyvumo terpėje matavimas. Ir net pats pavadinimas pH yra pažodžiui išverstas iš lotynų „pondus Hydrogenii“ kaip „vandenilio svoris“.

Šiandien pH matuokliai plačiai naudojami mikrobiologijoje ir medicinoje, vandens valyme ir agrochemijoje, dirvožemio moksle, hidroponikoje, laboratoriniuose ir lauko tyrimuose, chemijos ir maisto pramonėje, akvaristikoje ir daugelyje kitų vietų.

Šiuolaikinis pH matuoklis leidžia tiksliai ir greitai nustatyti pH reikšmę.Jei pH yra 7, terpė yra neutrali, pavyzdžiui, distiliuotas vanduo, kuriame teigiami vandenilio jonai H + ir neigiami hidroksido jonai OH- yra padalinti po lygiai. Jei rūgštingumas didesnis nei 7, tai terpė yra šarminė. Jei pH yra mažesnis nei 7, terpė yra rūgštinė.

Ir nors chemikai visada galėjo nustatyti terpės rūgštingumą klasikiniu metodu, naudojant rodiklius, pavyzdžiui, fenolftaleiną, vis dėlto kai kuriuose procesuose tiesiog būtina tiksliai kiekybiškai įvertinti šį rodiklį, o kartais reikia nuolat stebėti. tai, kad susitartumėte tai ištaisyti. Tam buvo išrasti pH matuokliai.

PH metras iš tikrųjų yra elektroninis milivoltmetras, nes jis matuoja potencialų skirtumą elektrodų poros ir bandymo terpės, kurioje jie yra, elektrocheminėje sistemoje. Tiesa, čia prietaiso skalė graduota ne milivoltais, o pH, nes išmatuotas EMF pasirodo proporcingas pH.

Du elektrodai: stiklo indikatorius (oksidatoriai nebijo borosilikatinio stiklo) ir sidabro chloridas - papildomas etaloninis elektrodas. Stiklinis elektrodas turi labai didelę dešimčių megaomų varžą, ir tai tik pagrindinis reikalavimas – zondo varža turi būti ne mažesnė nei 0,1 GΩ. PH metras kalibruojamas naudojant žinomo pH buferinius tirpalus.

Dėl to, kad EML vertę veikia temperatūra, kiekvienas toks matavimo prietaisas turi temperatūros kompensaciją matavimams esant kitokiai nei + 25 °C temperatūrai.Tačiau norint pasiekti labai didelį tikslumą, būtina tiksliai matuoti esant + 25 ° C temperatūrai, todėl daugelyje pH matuoklių yra įmontuotas termometras, todėl galite iš karto sekti terpės temperatūrą tyrimo procesas.

Indikatoriaus stiklo elektrodas vamzdelio formos su plonasieniu rutuliu gale, pagamintas iš specialaus elektrai laidžio borosilikatinio stiklo, iš esmės prijungtas prie elektros grandinės. Teigiamų H + jonų judėjimas tokio stiklo viduje leidžia jį naudoti (stiklo viduje esantys katijonai juda silicio rūgšties polianiono atžvilgiu). Į mėgintuvėlį supilama sidabro chlorido suspensija druskos rūgšties tirpale, po to į jį panardinama sidabrinė viela - taip gaunamas sidabro chlorido elektrodas.

Stiklinis elektrodas nuleidžiamas į bandymo terpę, elektros grandinė uždaroma įdedant į jį papildomą etaloninį elektrodą (gyvsidabrio kalomelio pasta kalio chlorido tirpale) (per elektrolitinį jungiklį arba tiesiogiai). Kalio chloridas sukuria kontaktą tarp gyvsidabrio-kalomelio ląstelės dalies ir tiriamosios terpės. Šis papildomas elektrodas paprastai dedamas į stiklinį dėklą, kuris yra nepralaidus H + jonams.

Laidus kalio chlorido tirpalo, esančio etaloniniame elektrode, kontaktas su tiriamuoju tirpalu susidaro dėl plono sriegio arba kapiliaro stiklo vitrinoje.Tokiu būdu iš etaloninio elektrodo ir sidabro chlorido elektrodo gaunamas galvaninis elementas ir elemento elektrolito dalis apima laidžią stiklo plėvelę ir bandymo aplinką.

Elektrodų sistemos EMF matuojamas milivoltmetru, jo skalė graduota pagal pH.Elektronai iš sidabro chlorido elektrodo perkeliami į etaloninį elektrodą, veikiant išmatuotam EML, kurį visada lydi vienodo skaičiaus protonų perkėlimas iš stiklo elektrodo vidaus į terpę.

Jei šiuo atveju imsime teigiamų vandenilio jonų H + koncentraciją stiklo elektrodo konstantoje, tai EML priklausys nuo H + aktyvumo, tai yra, nuo tiriamos terpės pH.

Šiuolaikiniai pH matuoklių modeliai veikia dėka mikroprocesorių, kurie atlieka temperatūros kompensavimą ir išsprendžia daugybę susijusių užduočių. Kuo sudėtingesnis įrenginys, tuo daugiau užduočių jis gali išspręsti. Prietaisų tikslumo klasė skiriasi priklausomai nuo modelio, todėl galima pasirinkti tinkamą pH matuoklį įvairioms reikmėms.

Yra kišeniniai buitiniai pH matuokliai, yra profesionalūs laboratoriniai, nešiojamieji ir pramoniniai stacionarūs. Kai kurie pH matuokliai matuoja jonų koncentraciją terpėje, nitratų kiekį ir pan., turi įmontuotą atmintį rezultatams saugoti, galimybę bendrauti su kompiuteriu ir parametrų reguliavimo per grįžtamojo ryšio kilpą funkciją.