pH ölçüm prensibi, cihaz ve pH metre çeşitleri

Çeşitli ortamların pH seviyesini (başka bir deyişle asitlik seviyesini) hızlı bir şekilde belirlemek için pH metreler kullanılır. Endüstriyel veya içme suyu, asit, tuz veya alkali çözelti, kan, idrar ve diğer vücut sıvıları, meyveler, sebzeler ve diğer gıda maddeleri, tıbbi ilaçlar vb. — Prensip olarak, her şey pH değeri ile ilgili araştırmaların konusu olabilir.

PH ölçümü, esasen bir ortamdaki hidrojen iyonlarının aktivitesinin bir ölçümüdür. Ve hatta pH tanımının kendisi bile kelimenin tam anlamıyla Latince "pondus Hydrogenii" den "hidrojenin ağırlığı" olarak çevrilmiştir.

Günümüzde pH metreler mikrobiyoloji ve tıpta, su arıtma ve zirai kimyada, toprak biliminde, hidroponikte, laboratuvar ve saha araştırmalarında, kimya ve gıda endüstrilerinde, akvaryum biliminde ve diğer birçok yerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Modern pH metre, pH değerini doğru ve hızlı bir şekilde belirlemenizi sağlar.pH 7 ise ortam, pozitif hidrojen iyonları H+ ve negatif hidroksit iyonları OH-'nin eşit olarak bölündüğü damıtılmış su gibi nötrdür. Asitlik 7'den fazlaysa, ortam alkalidir. PH 7'den küçükse, ortam asidiktir.

Ve kimyagerler her zaman ortamın asitliğini klasik yöntemle, örneğin fenolftalein gibi göstergeler kullanarak belirleyebilmiş olsalar da, yine de bazı işlemlerde bu göstergeyi doğru bir şekilde ölçmek ve bazen sürekli izlemek gerekir. düzeltmek için düzenleyin. pH metreler bunun için icat edildi.

pH ölçer, bir çift elektrotun elektrokimyasal sistemi ve yerleştirildikleri test ortamı arasındaki potansiyel farkı ölçtüğü için aslında bir elektronik milivoltmetredir. Cihazın ölçeğinin burada milivolt cinsinden değil, pH cinsinden derecelendirildiği doğrudur, çünkü ölçülen EMF pH ile orantılıdır.

İki elektrot: bir cam gösterge (oksitleyiciler borosilikat camdan korkmaz) ve gümüş klorür - ek bir referans elektrot. Cam elektrot onlarca megohm gibi çok yüksek bir dirence sahiptir ve bu yalnızca temel gerekliliktir - prob direnci 0,1 GΩ'dan az olmamalıdır. pH metre, bilinen pH değerine sahip tampon çözeltiler kullanılarak kalibre edilir.

EMF değerinin sıcaklıktan etkilenmesi nedeniyle, bu tür her ölçüm cihazının + 25 ° C dışındaki sıcaklıklarda ölçümler için bir sıcaklık telafisi vardır.Ancak çok yüksek doğruluk elde etmek için + 25 ° C'lik bir sıcaklıkta doğru ölçüm yapmak gerekir, bu nedenle birçok pH metre yerleşik bir termometre ile donatılmıştır, böylece ortamın sıcaklığını anında takip edebilirsiniz. araştırma süreci.

Elektriği ileten özel bir borosilikat camdan yapılmış, ucunda ince cidarlı bir top bulunan bir tüp şeklindeki gösterge cam elektrotu, esas olarak bir elektrik devresine bağlıdır. Böyle bir camın içindeki pozitif H + iyonlarının hareketi, camın kullanılmasını mümkün kılar (camın içindeki katyonlar, silisik asidin polianyonuna göre hareket eder). Test tüpüne bir hidroklorik asit çözeltisi içinde bir gümüş klorür süspansiyonu dökülür, ardından içine bir gümüş tel daldırılır - bu şekilde bir gümüş klorür elektrot elde edilir.

Cam elektrot test ortamına indirilir, içine ilave bir referans elektrot (potasyum klorür solüsyonunda cıva-kalomel macun) yerleştirilerek (elektrolitik bir anahtar aracılığıyla veya doğrudan) elektrik devresi kapatılır. Potasyum klorür, hücrenin cıva-kalomel kısmı ile test ortamı arasında temas oluşturur. Bu ek elektrot genellikle H + iyonlarını geçirmeyen bir cam kutuya yerleştirilir.

Referans elektrot içerisindeki potasyum klorür çözeltisinin test çözeltisi ile iletken teması, cam bir kutu içindeki ince bir iplik veya kılcal damar sayesinde oluşturulur.Bu şekilde, bir referans elektrot ve bir gümüş klorür elektrottan bir galvanik hücre elde edilir ve hücrenin elektrolit kısmı, iletken bir cam film ve test ortamı içerir.

Elektrot sisteminin EMF'si bir milivoltmetre ile ölçülür, ölçeği pH olarak derecelendirilir.Gümüş klorür elektrotundan gelen elektronlar, her zaman eşit sayıda protonun cam elektrotun içinden ortama aktarılmasıyla birlikte ölçülen EMF'nin etkisi altında referans elektrota aktarılır.

Bu durumda, cam elektrotun sabitindeki H + pozitif hidrojen iyonlarının konsantrasyonunu alırsak, EMF, H + aktivitesinin, yani incelenen ortamın pH'ının bir fonksiyonu olacaktır.

Modern pH metre modelleri, sıcaklık kompanzasyonu yapan ve ilgili birçok görevi çözen mikroişlemciler sayesinde çalışır. Cihaz ne kadar karmaşıksa, o kadar çok görevi çözebilir. Aletlerin doğruluk sınıfı modele göre değişir ve farklı uygulamalar için uygun bir pH metre seçilebilir.

Cep ev tipi pH metreler var, profesyonel laboratuvarlar var, portatif ve endüstriyel sabit olanlar var. Bazı pH metreler ortamdaki iyonların konsantrasyonunu, nitratların içeriğini vb. ölçer, sonuçları saklamak için yerleşik bir belleğe, bir bilgisayarla iletişim kurma yeteneğine ve bir geri besleme döngüsü aracılığıyla parametreleri ayarlama işlevine sahiptir.