Основний принцип вимірювання рН
Знайомий і давній метод вимірювання нульового струму, який використовується для визначення процесів хімічних реакцій, ймовірно, є вимірюванням pH. Загалом, вимірювання pH використовується для визначення кислотності або лужності розчину. Навіть хімічно чиста вода має незначну кількість дисоціації, і рівняння її іонізації має вигляд: H2O H2O=H3O-OH - (1) Через те, що дисоціюється лише дуже невелика кількість води, молярна концентрація іонів, як правило, є негативним показником ступеня. Щоб уникнути використання від’ємного степеня молярної концентрації для розрахунків, біолог Соренсен запропонував у 1909 році замінити це незручне значення логарифмом і визначити його як «значення рН». Математично значення pH визначається як негативний логарифм загальновживаної концентрації іонів водню. Тобто pH=один журнал [H]
(2) Через сильну залежність іонного продукту від температури, для значення рН контролю процесу необхідно одночасно знати температурні характеристики розчину. Лише коли вимірюване середовище має однакову температуру, можна порівняти його значення pH. Щоб отримати відтворюване значення pH, для вимірювання pH використовується потенціометричний аналіз. Електрод, який використовується в методі аналізу потенціалу, називається первинною батареєю. Напруга цієї батареї називається електрорушійною силою (ЕРС). Ця електрорушійна сила (ЕРС) складається з двох з половиною батарейок. Одна з напівелементів називається вимірювальним електродом, і її потенціал пов'язаний зі специфічною іонною активністю; Інша напівелемент – це напівелемент порівняння, який зазвичай називають еталонним електродом, який зазвичай під’єднується до вимірювального розчину та промислового рН-метра. Стандартний водневий електрод є точкою відліку для всіх вимірювань потенціалу. Стандартний водневий електрод — це платиновий дріт, на який нанесено гальванічне покриття (покрито) хлоридом платини та оточене газоподібним воднем. Найвідомішим і часто використовуваним електродом-індикатором pH є скляний електрод. Це скляна трубка з рН-чутливою скляною плівкою, нанесеною на кінці. Пробірку заповнюють буферним розчином KCI, що містить насичений AgCl, зі значенням pH 7. Різниця потенціалів, яка існує з обох сторін скляної плівки та відображає значення pH, відповідає формулі Нернста: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] У формулі E — потенціал; Е - стандартна напруга електрода; R – газова стала; Т – температура Кельвіна; F — постійна Фарадея; N - валентність вимірюваного іона; [HO] — активність іона HO. Як видно з наведеного вище рівняння, між потенціалом E та активністю і температурою іонів HO існує певна залежність. За певної температури вимірювання потенціалу E може обчислити ln [HO] (перетворене на log [HO] для отримання pH), що є основним принципом визначення pH. У формулі Нернста температура відіграє значну роль як змінна. У міру підвищення температури потенційне значення також зростатиме. Кожне підвищення температури на 1 градус призведе до потенційної зміни на 0,2 мВ/pH. Значення pH, представлене значенням pH, змінюється на 0.0033 на LPH на I~C. Це означає, що для вимірювань близько 20-30 градусів і 7pH немає необхідності компенсувати зміни температури; Для застосувань із температурами вище 30 градусів або менше 20 градусів і значеннями рН більше 8 або менше 6 зміни температури повинні бути компенсовані.
