pH matuoklio principas ir sandara
1.pH matuoklis
pH (rūgštingumo) matuoklis yra prietaisas, matuojantis H+ aktyvumą tirpale potenciometriniu metodu. PH matuokliu išmatuota vertė yra metodas, naudojamas tirpalo pH išreikšti. Jis išreiškiamas neigiamu H+ jonų koncentracijos tirpale logaritmu, tai yra: pH=ーlg[H+].
Mūsų naudojamas pH matuoklis susideda iš dviejų dalių: elektrinio matuoklio ir elektrodo. Realiai matuojant elektrodas panardinamas į matuojamą tirpalą, o H+ jonų koncentracija tirpale paverčiama milivoltų lygio įtampos signalu, kuris įvedamas į elektros skaitiklį. Elektrinis skaitiklis sustiprina signalą ir logaritmiškai paverčia jį pH, o tada milivoltų lygio ekrano matuoklis rodo pH.
PH metras naudoja stiklinį elektrodą kaip matavimo elektrodą ir kalomelio elektrodą kaip atskaitos elektrodą. Stiklo elektrodo potencialo pokytis, kurį sukelia vandenilio jonų koncentracijos pasikeitimas, sukelia potencialo tarp jo ir kalomelio elektrodo pokytį, 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 dujų konstanta vienam moliui;
T yra absoliuti temperatūra Kelvinais;
F – Faradėjaus konstanta.
Iš (2-6) lygties matyti, kad temperatūra taip pat yra svarbus veiksnys matuojant pH. Matuojant reikia atkreipti dėmesį į temperatūros pokytį ir į jį atsižvelgti. Šiuo metu dauguma dažniausiai naudojamų pH elektrodų yra sudėtiniai elektrodai, kuriuose yra stiklo elektrodai ir kalomelio elektrodai.
2.pH elektrodas
Elektrodas yra esminė pH-metro dalis. pH matavimas baigiamas formuojant cheminę bateriją su matavimo elektrodu ir etaloniniu elektrodu.
(1) pH matavimo elektrodas, dar vadinamas pH indikuojančiu elektrodu, reaguoja į vandenilio jonų aktyvumą tirpale ir atitinkamai keičiasi 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 tarnauja kaip pusiau elementas su pastoviu potencialu ir sudaro cheminę bateriją su pH matavimo elektrodu, užtikrinančiu ir palaikantį 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 greitą pusiausvyros greitį ir yra plačiai naudojami. Šiuo metu šie elektrodai iš esmės naudojami pH matavimui. Nepriklausomai nuo to, ar stiklo indikatoriaus elektrodas, ar stiklo kompozitinis elektrodas yra plonasluoksnis elektrodas, membranos potencialas turi Nernsto ryšį su vandenilio jonų aktyvumu išmatuojamame tirpale, atspindėdamas unikalias plonasluoksnio elektrodo savybes. Šias savybes įtakoja pats elektrodas ir naudojimo sąlygos. ir turi įtakos matavimo rezultatams.
