pH-mittarin rakenne ja toimintamekanismi
pH-mittari (happamuus) on laite, jolla mitataan H plus -aktiivisuutta liuoksessa potentiometrisellä menetelmällä. pH-mittarilla mitattu arvo on menetelmä, jolla ilmaistaan liuoksen pH, joka ilmaistaan liuoksen H plus ionikonsentraation negatiivisella logaritmilla, eli pH= ー lg[H plus ].
Käyttämämme pH-mittari koostuu kahdesta osasta: sähkömittarista ja elektrodista. Varsinaisessa mittauksessa elektrodi upotetaan mitattavaan liuokseen ja liuoksen H plus ionien pitoisuus muunnetaan millivolttitason jännitesignaaliksi, joka syötetään sähkömittariin. Sähkömittari vahvistaa signaalin ja muuntaa sen pH:ksi logaritmin avulla, minkä jälkeen pH näkyy millivolttitason näyttölaitteen avulla.
pH-mittari käyttää lasielektrodia mittauselektrodina ja kalomelielektrodia vertailuelektrodina. Vetyionien pitoisuuden muutoksen aiheuttama lasielektrodin potentiaalin muutos aiheuttaa sen ja kalomelielektrodin välisen potentiaalin muutoksen, jonka pitäisi olla kaavan (2-6) mukainen.
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Kaavassa:
E-sähkövoima, mV;
E0-elektrodin standardi sähkömotorinen voima, mV;
R molaarinen kaasuvakio;
T-absoluuttinen lämpötila kelvineinä;
F - Faradayn vakio.
Kaavasta (2-6) voidaan nähdä, että lämpötila on myös tärkeä vaikuttava tekijä pH:ta mitatessa. Meidän tulee kiinnittää huomiota lämpötilan muutokseen ja ottaa se huomioon mittaamisessa. Tällä hetkellä yleisimmin käytetyt pH-elektrodit ovat komposiittielektrodeja, joissa on yhdistetty lasielektrodit ja kalomelielektrodit.
2. pH-elektrodi
Elektrodit ovat kiinteä osa pH-mittaria. pH-mittaus suoritetaan kemiallisella paristolla, joka koostuu mittauselektrodista ja vertailuelektrodista.
(1) pH-mittauselektrodia kutsutaan myös pH-ilmaisuelektrodiksi, joka reagoi liuoksessa olevien vetyionien aktiivisuuteen ja elektrodin potentiaali muuttuu vastaavasti. Lähes kaikki nykyaikaiset pH-mittarit käyttävät lasielektrodeja mittauselektrodeina.
(2) Vertailuelektrodilla (inertti elektrodi) ei ole vastetta liuoksessa olevien vetyionien aktiivisuuteen. pH-mittauksessa sitä käytetään vakiopotentiaalin puolikennona muodostamaan kemiallinen akku pH-mittauselektrodin kanssa, joka tarjoaa ja ylläpitää kiinteän vertailupotentiaalin.
(3) Komposiittielektrodi on elektrodi, joka yhdistää pH-mittauselektrodin ja vertailuelektrodin. Hapettavat ja pelkistävät aineet eivät vaikuta komposiittielektrodeihin, niillä on nopeampi tasapainonopeus ja niitä käytetään laajalti. Tällä hetkellä näitä elektrodeja käytetään periaatteessa pH-mittauksessa. Lasi-indikaattorielektrodista tai lasikomposiittielektrodista riippumatta ne ovat kaikki ohutkalvoelektrodeja. Kalvopotentiaalilla on Nernst-suhde mitatun liuoksen vetyioniaktiivisuuteen, mikä kuvastaa ohutkalvoelektrodin ainutlaatuisia ominaisuuksia. Näihin ominaisuuksiin vaikuttavat itse elektrodi ja käyttöolosuhteet. , ja niillä on vaikutusta mittaustuloksiin.
