Mikä on pH-mittarin kaltevuus?
pH-mittari käyttää pH-mittarin kaltevuutta muuntaakseen elektrodin millivolttisignaalin pH-arvoksi. Se saadaan jakamalla eri puskureilla mitattu jännite-ero puskurin pl-erolla. pH-mittarin kaltevuus lasketaan Nernstin yhtälön perusteella. Yleensä kaltevuus ei näy ennen kuin vaaka on kalibroitu. Kaltevuus on kriteeri sen määrittämisessä, onko elektrodin käyttöikä loppunut.
Tarvitaan indikaattoreita. Yleensä elektrodien käyttöiässä on kolme tasoa. Kalibroinnin jälkeen uuden elektrodin kaltevuus on 95 % ja 105 % välillä. Jos kaltevuus on alle 90, on suositeltavaa vaihtaa elektrodi, muuten se vaikuttaa sen mittaustarkkuuteen. pH-kalibrointiliuos pH-mittarin kalibrointiin. Kaltevuuden laskenta liittyy elektrodiin, joka mittaa valmistamasi liuoksen potentiaalin. Vakiopuskureita on kolme. Kalibroinnissa riittää yleensä kaksi. Jos kaikki kolme ovat mukana kalibroinnissa, kaltevuus vaihtelee vastaavasti.
pH-mittarilla tarkoitetaan laitetta, jota käytetään liuoksen pH-arvon mittaamiseen. pH-mittari toimii ensiöpariston periaatteella. Ensiöakun kahden elektrodin välinen sähkömotorinen voima perustuu Nernstin lakiin, joka liittyy sekä elektrodien ominaisuuksiin että vetyionien pitoisuuteen liuoksessa. Ensisijaisen akun sähkömotorisen voiman ja vetyionipitoisuuden välillä on vastaava suhde. Vetyionipitoisuuden negatiivinen logaritmi on pH-arvo. pH-mittari on yleinen analyyttinen instrumentti, jota käytetään laajasti maataloudessa, ympäristönsuojelussa, teollisuudessa ja muilla aloilla. Maaperän pH on yksi tärkeimmistä maaperän perusominaisuuksista. Sellaiset tekijät kuin mitattavan liuoksen lämpötila ja ionivahvuus tulee ottaa huomioon pH-mittausprosessin aikana.
Mikä on pH? pH on lyhenne latinan sanasta "Pondus hydrogenii" (Pondus=paine, paine hydrogenium=vety) ja sitä käytetään mittaamaan vetyionien aktiivisuutta aineessa. Tämä aktiivisuus liittyy suoraan vesiliuoksen happamuuteen, neutraalisuuteen ja emäksisyyteen. Vesi on kemiallisesti neutraalia, mutta siinä ei ole ioneja. Jopa kemiallisesti puhdas vesi hajoaa pieniä määriä: tarkalleen ottaen vetyytimiä ei ole olemassa vapaassa tilassa ennen hydratoitumista vesimolekyyleillä.
H2O+ H2O=H3O++ OHˉ. Koska hydronium-ionien pitoisuutta (H3O+) käsitellään samalla tavalla kuin vetyionien pitoisuutta (H+), yllä oleva kaava voidaan yksinkertaistaa seuraavaan yleisesti käytettyyn muotoon: H2O=H++ OHˉ
Positiiviset vetyionit ilmaistaan tässä "H+-ioneina" tai "vetyytiminä" kemiassa. Hydroniumytimet esitetään "hydronium-ioneina". Negatiivisia hydroksidi-ioneja kutsutaan "hydroksidi-ioneiksi".
Massatoiminnan lain avulla voidaan löytää tasapainovakio ilmaisemaan puhtaan veden dissosiaatiota:
K=H3O+×OH-----H2O
Koska vain hyvin pieni määrä vettä dissosioituu, veden moolipitoisuus on itse asiassa vakio, ja on olemassa tasapainovakio K, jota voidaan käyttää laskemaan veden ionitulo KW.
KW=K×H2O KW= H3O+·OH－=10–7·10–7=10–14 mol/l (25 astetta)
Toisin sanoen litrassa puhdasta vettä 25 asteessa on 10-7 moolia H3O+-ioneja ja 10-7 moolia OHˉ-ioneja.
Neutraalissa liuoksessa vetyionien H+ ja hydroksidi-ionien OHˉ pitoisuudet ovat molemmat 10-7mol/l. Kuten:
Jos vetyioneja H+ on liikaa, liuos on hapan. Happo on aine, joka voi hajottaa vetyioneja H+ vesiliuoksessa. Samoin, jos OHˉ-ioni vapautuu, liuos on emäksinen. Siksi H+-arvon antaminen riittää osoittamaan liuoksen ominaisuudet, onko se hapan vai emäksinen. Välttääkseen tämän molekyylipitoisuuden negatiivisen tehoeksponentin käyttämisen laskemiseen, biologi Soernsen ehdotti vuonna 1909, että tätä epämiellyttävää arvoa tulisi käyttää. Arvot korvataan logaritmeilla ja määritellään "pH-arvoksi". Matemaattisesti pH määritellään vetyionipitoisuuden negatiiviseksi logaritmiksi. Se on pH=-log[H+].
