Zasada i budowa pehametru
1. pH-metr
Miernik pH (kwasowości) to przyrząd mierzący aktywność H+ w roztworze metodą potencjometryczną. Wartość mierzona za pomocą pehametru jest metodą stosowaną do wyrażania pH roztworu. Wyraża się to logarytmem ujemnym stężenia jonów H+ w roztworze, czyli: pH=ーlg[H+].
Używany przez nas pehametr składa się z dwóch części: miernika elektrycznego i elektrody. Podczas rzeczywistego pomiaru elektroda jest zanurzana w mierzonym roztworze, a stężenie jonów H+ w roztworze jest przekształcane na sygnał napięciowy na poziomie miliwoltów, który jest wprowadzany do licznika elektrycznego. Miernik elektryczny wzmacnia sygnał i logarytmicznie przekształca go na pH, a następnie miernik poziomu miliwolta wyświetla pH.
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 pomiędzy nią a elektrodą kalomelową, co powinno być zgodne ze wzorem (2-6)
E=E0-2.3026RT/F…………(2-6)
W formule:
E - siła elektromotoryczna, mV;
Standardowa siła elektromotoryczna E0 - elektrody, mV;
R jest stałą gazową na mol;
T to temperatura bezwzględna w Kelvinach;
F – stała Faradaya.
Z równania (2-6) wynika, że temperatura jest również ważnym czynnikiem przy pomiarze pH. Podczas pomiaru należy zwrócić uwagę na zmianę temperatury i uwzględnić ją. Obecnie większość powszechnie stosowanych elektrod do pomiaru pH to elektrody kompozytowe, które łączą w sobie elektrody szklane i elektrody kalomelowe.
2.elektroda pH
Elektroda jest istotną częścią pehametru. Pomiar pH kończy się utworzeniem baterii chemicznej z elektrodą pomiarową i elektrodą odniesienia.
(1) Elektroda pomiarowa pH, zwana także elektrodą wskazującą pH, reaguje na aktywność jonów wodoru w roztworze i odpowiednio zmienia się potencjał elektrody. Prawie wszystkie nowoczesne pehametry wykorzystują elektrody szklane jako elektrody pomiarowe.
(2) Elektroda odniesienia (elektroda obojętna) nie reaguje na aktywność jonów wodoru w roztworze. W pomiarze pH pełni funkcję półogniwa o stałym potencjale i tworzy baterię chemiczną z elektrodą pomiaru pH, zapewniając i utrzymując stały potencjał odniesienia.
(3) Elektroda kompozytowa to elektroda, która łączy w sobie elektrodę pomiaru pH i elektrodę odniesienia. Elektrody kompozytowe nie podlegają działaniu substancji utleniających i redukujących, mają dużą prędkość równowagi i są szeroko stosowane. Obecnie elektrody te są głównie używane do pomiaru pH. Niezależnie od tego, czy szklana elektroda wskaźnikowa, czy szklana elektroda kompozytowa jest elektrodą cienkowarstwową, potencjał membrany ma związek Nernsta z aktywnością jonów wodorowych w mierzonym roztworze, co odzwierciedla unikalne właściwości cienkowarstwowej elektrody. Na te właściwości ma wpływ sama elektroda i warunki użytkowania. i mają wpływ na wyniki pomiarów.
