Zasada i budowa pehametru
1. Pehametr
Miernik pH (kwasowości) jest przyrządem do pomiaru aktywności H plus w roztworze metodą potencjometryczną. Wartość zmierzona pehametrem jest metodą wyrażania pH roztworu, które wyraża się ujemnym logarytmem stężenia jonów H plus w roztworze, czyli: pH= ー lg[H plus ].
Stosowany przez nas pehametr składa się z dwóch części: miernika elektrycznego i elektrody. W rzeczywistym pomiarze elektroda jest zanurzona w mierzonym roztworze, a stężenie jonów H plus w roztworze jest przetwarzane na sygnał napięcia o poziomie miliwoltów, który jest wprowadzany do miernika elektrycznego. Miernik elektryczny wzmacnia sygnał i konwertuje go na pH za pomocą logarytmu, a następnie pH jest wyświetlane przez przyrząd wyświetlający poziom miliwoltów.
Pehametr wykorzystuje elektrodę szklaną jako elektrodę pomiarową i elektrodę kalomelową jako elektrodę odniesienia. Zmiana potencjału elektrody szklanej spowodowana zmianą stężenia jonów wodorowych powoduje zmianę potencjału między nią a elektrodą kalomelową, który powinien być zgodny ze wzorem (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
we wzorze:
E-siła elektromotoryczna, mV;
Standardowa siła elektromotoryczna E0-elektrody, mV;
R oznacza molową stałą gazową;
T to temperatura bezwzględna w kelwinach;
F jest stałą Faradaya.
Ze wzoru (2-6) wynika, że temperatura jest również ważnym czynnikiem wpływającym na pomiar pH. Należy zwrócić uwagę na zmianę temperatury i uwzględnić ją przy pomiarze. Obecnie najczęściej stosowanymi elektrodami pH są elektrody kompozytowe, które mają kombinację elektrod szklanych i elektrod kalomelowych.
2. Elektroda pH
Elektrody są integralną częścią pehametru. Pomiar pH odbywa się za pomocą baterii chemicznej złożonej z elektrody pomiarowej i elektrody odniesienia.
(1) Elektroda do pomiaru pH jest również nazywana elektrodą wskazującą pH, która reaguje na aktywność jonów wodorowych w roztworze i odpowiednio zmienia się potencjał elektrody. Prawie wszystkie nowoczesne pehametry wykorzystują szklane elektrody jako elektrody pomiarowe.
(2) Elektroda odniesienia (elektroda obojętna) nie reaguje na aktywność jonów wodorowych w roztworze. W pomiarze pH działa jak półogniwo o stałym potencjale i tworzy chemiczną baterię z elektrodą do pomiaru pH, zapewniając i utrzymując stały potencjał odniesienia.
(3) Elektroda kompozytowa to elektroda łącząca elektrodę do pomiaru pH i elektrodę odniesienia. Elektrody kompozytowe są odporne na działanie substancji utleniających i redukujących, mają większą prędkość równowagi i są szeroko stosowane. Obecnie elektrody te są zasadniczo stosowane w pomiarach pH. Niezależnie od szklanej elektrody wskaźnikowej lub szklanej elektrody kompozytowej, wszystkie są elektrodami cienkowarstwowymi. Potencjał błony wykazuje zależność Nernsta z aktywnością jonów wodorowych w mierzonym roztworze, co odzwierciedla unikalne właściwości elektrody cienkowarstwowej. Na te właściwości ma wpływ sama elektroda i warunki użytkowania. i mają wpływ na wyniki pomiarów.
