pH matuoklio principas ir sandara
1. pH metras
pH (rūgštingumo) matuoklis yra prietaisas, skirtas H plius aktyvumui tirpale matuoti potenciometriniu metodu. PH matuokliu išmatuota vertė yra metodas, naudojamas išreikšti tirpalo pH, kuris išreiškiamas neigiamu H plius jonų koncentracijos tirpale logaritmu, tai yra: pH= ー lg[H plius ].
Mūsų naudojamas pH matuoklis susideda iš dviejų dalių: elektrinio matuoklio ir elektrodo. Atliekant tikrąjį matavimą, elektrodas panardinamas į matuojamą tirpalą, o H plius jonų koncentracija tirpale paverčiama milivoltų lygio įtampos signalu, kuris įvedamas į elektros skaitiklį. Elektrinis skaitiklis sustiprina signalą ir logaritmu paverčia jį pH, o tada pH rodomas milivoltų lygio rodymo prietaisu.
PH matuoklyje naudojamas stiklinis elektrodas kaip matavimo elektrodas ir kalomelio elektrodas kaip atskaitos elektrodas. Stiklo elektrodo potencialo pokytis, kurį sukelia vandenilio jonų koncentracijos pasikeitimas, sukelia potencialo pasikeitimą tarp jo ir kalomelio elektrodo, kuris turėtų atitikti formulę (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Formulėje:
E-elektrovaros jėga, mV;
E0-elektrodo standartinė elektrovaros jėga, mV;
R yra molinė dujų konstanta;
T yra absoliuti temperatūra Kelvinais;
F yra Faradėjaus konstanta.
Iš formulės (2-6) matyti, kad temperatūra taip pat yra svarbus veiksnys, turintis įtakos matuojant pH. Turėtume atkreipti dėmesį į temperatūros pokytį ir į jį atsižvelgti matuodami. Šiuo metu dažniausiai naudojami pH elektrodai yra kompozitiniai elektrodai, kuriuose yra stiklo ir kalomelio elektrodai.
2. pH elektrodas
Elektrodai yra neatskiriama pH metro dalis. pH matavimas atliekamas naudojant cheminę bateriją, sudarytą iš matavimo elektrodo ir etaloninio elektrodo.
(1) pH matavimo elektrodas dar vadinamas pH indikuojančiu elektrodu, kuris reaguoja į vandenilio jonų aktyvumą tirpale ir atitinkamai kinta elektrodo potencialas. Beveik visi šiuolaikiniai pH matuokliai naudoja stiklinius elektrodus kaip matavimo elektrodus.
(2) Etaloninis elektrodas (inertiškas elektrodas) nereaguoja į vandenilio jonų aktyvumą tirpale. Matuojant pH, jis veikia kaip pusiau elementas su pastoviu potencialu ir su pH matavimo elektrodu sudaro cheminę bateriją, užtikrinančią ir palaikant fiksuotą atskaitos potencialą.
(3) Sudėtinis elektrodas yra elektrodas, kuriame yra pH matavimo elektrodas ir etaloninis elektrodas. Kompozitiniai elektrodai nėra veikiami oksiduojančių ir redukuojančių medžiagų, turi didesnį pusiausvyros greitį ir yra plačiai naudojami. Šiuo metu šie elektrodai iš esmės naudojami pH matavimui. Nepriklausomai nuo stiklo indikatoriaus elektrodo ar stiklo kompozicinio elektrodo, jie visi yra plonasluoksniai elektrodai. Membranos potencialas turi Nernsto ryšį su vandenilio jonų aktyvumu išmatuotame tirpale, o tai atspindi unikalias plonasluoksnio elektrodo savybes. Šias savybes įtakoja pats elektrodas ir naudojimo sąlygos. ir turi įtakos matavimo rezultatams.
