Pagrindinis pH matavimo principas
Žinomas ir senas nulinės srovės matavimo metodas, naudojamas cheminių reakcijų procesams nustatyti, tikriausiai yra pH matavimas. Paprastai tariant, pH matavimas naudojamas tirpalo rūgštingumui arba šarmingumui nustatyti. Net ir chemiškai grynas vanduo turi nedidelį disociacijos kiekį, o jo jonizacijos lygtis yra tokia: H2O H2O=H3O-OH - (1) Dėl to, kad disocijuoja tik labai mažas vandens kiekis, molinė koncentracija jonai paprastai yra neigiamas galios eksponentas. Kad skaičiavimams nebūtų naudojamas neigiamas molinės koncentracijos galios rodiklis, biologas Sorensenas 1909 m. pasiūlė šią nepatogią reikšmę pakeisti logaritmu ir apibrėžti kaip „pH vertę“. Matematiškai pH vertė apibrėžiama kaip neigiamas dažniausiai naudojamos vandenilio jonų koncentracijos logaritmas. Tai yra, pH=vienas log [H]
(2) Dėl stiprios jonų produkto priklausomybės nuo temperatūros, proceso valdymo pH vertei reikia vienu metu žinoti ir tirpalo temperatūros charakteristikas. Tik tada, kai matuojama terpė yra tos pačios temperatūros, galima palyginti jos pH vertę. Norint gauti atkuriamą pH vertę, pH matavimui naudojama potenciometrinė analizė. Potencialų analizės metodu naudojamas elektrodas vadinamas pirminiu akumuliatoriumi. Šios baterijos įtampa vadinama elektrovaros jėga (EMF). Šią elektrovaros jėgą (EMF) sudaro dvi su puse baterijų. Viena iš pusinių elementų vadinama matavimo elektrodu, o jos potencialas yra susijęs su konkrečiu jonų aktyvumu; Kita elemento pusė yra etaloninė pusė elementas, paprastai vadinamas etaloniniu elektrodu, kuris paprastai yra prijungtas prie matavimo tirpalo ir prijungtas prie pramoninio pH matuoklio. Standartinis vandenilio elektrodas yra atskaitos taškas atliekant visus potencialo matavimus. Standartinis vandenilio elektrodas yra platinos viela, galvanizuota (padengta) platinos chloridu ir apsupta vandenilio dujomis. Labiausiai žinomas ir dažniausiai naudojamas pH indikatoriaus elektrodas yra stiklinis elektrodas. Tai stiklinis vamzdelis, kurio gale išpūsta pH jautri stiklo plėvelė. Mėgintuvėlis pripildytas KCI buferinio tirpalo, kuriame yra prisotinto AgCI, kurio pH vertė 7. Potencialų skirtumas, esantis abiejose stiklo plėvelės pusėse ir atspindintis pH vertę, atitinka Nernsto formulę: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] Formulėje E yra potencialas; E – standartinė elektrodo įtampa; R yra dujų konstanta; T yra Kelvino temperatūra; F yra Faradėjaus konstanta; N – išmatuoto jono valentingumas; [HO] yra HO jono aktyvumas. Kaip matyti iš aukščiau pateiktos lygties, yra tam tikras ryšys tarp potencialo E ir H O jonų aktyvumo ir temperatūros. Tam tikroje temperatūroje, matuojant potencialą E, galima apskaičiuoti ln [HO] (paverčiama log [HO], kad būtų gautas pH), kuris yra pagrindinis pH nustatymo principas. Nernsto formulėje temperatūra vaidina svarbų vaidmenį kaip kintamasis. Kylant temperatūrai, padidės ir potencialo vertė. Kaskart padidinus temperatūrą 1 laipsniu, tai sukels potencialų pokytį 0,2 mV/pH. Pavaizduota pH verte, pH vertė skiriasi 0,0033 vienam LPH vienam I~C. Tai reiškia, kad matuojant maždaug 20-30 laipsnį ir 7 pH, nereikia kompensuoti temperatūros pokyčių; Naudojant, kai temperatūra yra didesnė nei 30 laipsnių arba mažesnė nei 20 laipsnių, o pH vertė didesnė nei 8 arba mažesnė nei 6, temperatūros pokyčiai turi būti kompensuojami.
