Принцип і будова рН-метра
1. pH-метр
pH (кислотний) метр — прилад для вимірювання активності H plus у розчині потенціометричним методом. Значення, виміряне рН-метром, — це метод, який використовується для вираження рН розчину, який виражається від’ємним логарифмом концентрації іонів H плюс у розчині, тобто: pH= ー lg[H плюс ].
pH-метр, який ми використовуємо, складається з двох частин: електричного вимірювача та електрода. Під час фактичного вимірювання електрод занурюють у розчин, який потрібно виміряти, і концентрація іонів Н плюс у розчині перетворюється на сигнал напруги рівня мілівольт, який надходить на вхід електролічильника. Електричний лічильник посилює сигнал і перетворює його в рН через логарифм, а потім рН відображається приладом для відображення рівня в мілівольтах.
У pH-метрі використовується скляний електрод як вимірювальний електрод і каломельний електрод як електрод порівняння. Зміна потенціалу скляного електрода, спричинена зміною концентрації іонів водню, викликає зміну потенціалу між ним і каломельним електродом, який має відповідати формулі (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
У формулі:
E-електрорушійна сила, мВ;
E0-еталонна електрорушійна сила електрода, мВ;
R - молярна газова стала;
Т - абсолютна температура в Кельвінах;
F — постійна Фарадея.
З формули (2-6) видно, що температура також є важливим фактором, що впливає на вимірювання pH. Треба звертати увагу на зміну температури і враховувати її при вимірюванні. В даний час найбільш часто використовуваними рН-електродами є композитні електроди, які мають комбіновані скляні та каломелеві електроди.
2. pH електрод
Електроди є невід'ємною частиною pH-метра. Вимірювання pH здійснюється за допомогою хімічної батареї, що складається з вимірювального електрода та електрода порівняння.
(1) Електрод для вимірювання рН також називають електродом-індикатором рН, який реагує на активність іонів водню в розчині, і відповідно змінюється потенціал електрода. Майже у всіх сучасних рН-метрах в якості вимірювальних електродів використовуються скляні електроди.
(2) Електрод порівняння (інертний електрод) не реагує на активність іонів водню в розчині. Під час вимірювання рН він діє як напівелемент із постійним потенціалом і утворює хімічну батарею з електродом для вимірювання рН, забезпечуючи та підтримуючи фіксований опорний потенціал.
(3) Композитний електрод – це електрод, який поєднує в собі електрод для вимірювання рН та електрод порівняння. Композитні електроди не піддаються впливу окиснювачів і відновників, мають більшу рівноважну швидкість і широко використовуються. В даний час ці електроди в основному використовуються для вимірювання pH. Незалежно від скляного індикаторного електрода чи скляного композитного електрода, усі вони є тонкоплівковими електродами. Мембранний потенціал має залежність Нернста від активності іонів водню в вимірюваному розчині, що відображає унікальні властивості тонкоплівкового електрода. На ці властивості впливає сам електрод і умови використання. і впливають на результати вимірювань.
