Zasada działania i elementy konstrukcyjne pehametru
1. pH-metr
Miernik pH (kwasowości) jest przyrządem służącym do oznaczania aktywności H+ w roztworze metodą potencjometryczną. Pehametr mierzy wartość używaną do wskazania kwasowości lub zasadowości roztworu w postaci ujemnego logarytmu stężenia jonów H+ w roztworze, tj. pH=ーlg[H+].
Pehametr, którego używamy, składa się z dwóch części: miernika i elektrody. Podczas rzeczywistego pomiaru elektroda jest zanurzona w mierzonym roztworze, stężenie jonów H+ w roztworze jest przetwarzane na sygnał napięcia miliwoltowego, miernik wejściowy. Miernik wzmocni sygnał i po logarytmicznej konwersji na pH, a następnie na wyświetlaczu poziomu miliwoltów miernik pokaże pH.
Pehametr wykorzystuje elektrodę szklaną jako elektrodę pomiarową i elektrodę kalomelową jako elektrodę odniesienia. Zmiany stężenia jonów wodorowych spowodowane zmianami potencjału elektrody szklanej, skutkujące zmianami potencjału pomiędzy jej elektrodą a elektrodą kalomelową, powinny być zgodne ze wzorem (2-6)
E=E0-2.3026RT/F............(2-6)
W formule:
E potencjał elektryczny, mV;
E0 standardowy potencjał elektryczny elektrody, mV;
R – stała molowa gazu;
T temperatura bezwzględna Kelvina;
F stała Faradaya.
Ze wzoru (2-6) wynika, że przy pomiarze pH istotnym czynnikiem jest także temperatura, przy pomiarze należy zwrócić uwagę na zmianę temperatury i uwzględnić ją. Obecnie stosowane elektrody pH do elektrod kompozytowych, elektrody szklane zostały zespolone z elektrodą kalomelową.
2.elektroda pH
Elektroda jest nieodzowną częścią składu pehametru. Pomiar pH odbywa się poprzez pomiar elektrod, do uzupełnienia elektroda odniesienia składa się z baterii chemicznej.
(1) Elektroda do pomiaru pH, znana również jako elektroda wskaźnikowa pH, aktywność jonów wodorowych w roztworze reaguje, zmienia się potencjał elektrody. Prawie wszystkie nowoczesne pehametry wykorzystują elektrody szklane jako elektrodę pomiarową.
(2) Elektroda odniesienia (elektroda obojętna), brak reakcji na aktywność jonów wodorowych w roztworze. W pomiarze pH półogniwo o stałym potencjale i elektroda do pomiaru pH tworzą ogniwo chemiczne, aby zapewnić i utrzymać stały potencjał odniesienia.
(3) Elektroda kompozytowa jest połączeniem elektrody pomiaru pH i elektrody odniesienia. Elektroda kompozytowa nie jest podatna na działanie substancji utleniających i redukujących, wyważa szybciej, jest szerzej stosowana, do bieżącego pomiaru pH są w zasadzie takie elektrody. Niezależnie od tego, czy szklana elektroda wskaźnikowa, czy szklana elektroda kompozytowa jest elektrodą warstwową, potencjał warstwy i zmierzona aktywność jonów wodorowych w roztworze to zależność energia-starter, odzwierciedlająca wyjątkowe działanie elektrody warstwowej, te właściwości samej elektrody i wykorzystania warunków oddziaływania oraz na wyniki roli pomiaru.
