pH-meetri põhimõte ja struktuur
1. pH-meeter
pH (happesuse) mõõtur on vahend H pluss aktiivsuse mõõtmiseks lahuses potentsiomeetrilise meetodiga. pH-meetriga mõõdetud väärtus on meetod, mida kasutatakse lahuse pH väljendamiseks, mida väljendatakse lahuse H pluss ioonide kontsentratsiooni negatiivse logaritmiga, st pH= ー lg[H pluss ].
Meie kasutatav pH-meeter koosneb kahest osast: elektrimeetrist ja elektroodist. Tegelikul mõõtmisel kastetakse elektrood mõõdetavasse lahusesse ning H pluss ioonide kontsentratsioon lahuses muundatakse millivoldise taseme pingesignaaliks, mis sisestatakse elektriarvestisse. Elektriarvesti võimendab signaali ja teisendab selle logaritmi abil pH-ks ning seejärel kuvatakse pH-d millivolti taseme näidiku abil.
PH-meeter kasutab mõõteelektroodina klaaselektroodi ja võrdluselektroodina kalomelelektroodi. Klaaselektroodi potentsiaali muutus, mis on põhjustatud vesinikioonide kontsentratsiooni muutumisest, põhjustab selle ja kalomelelektroodi vahelise potentsiaali muutumise, mis peaks vastama valemile (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Valemis:
E-elektromootorjõud, mV;
E0-elektroodi standardne elektromotoorjõud, mV;
R on gaasi molaarne konstant;
T on absoluutne temperatuur kelvinites;
F on Faraday konstant.
Valemist (2-6) on näha, et pH mõõtmisel on oluline mõjutegur ka temperatuur. Tähelepanu tuleks pöörata temperatuurimuutusele ja seda mõõtmisel arvestada. Praegu on kõige sagedamini kasutatavad pH-elektroodid komposiitelektroodid, millel on kombineeritud klaaselektroodid ja kalomelelektroodid.
2. pH elektrood
Elektroodid on pH-meetri lahutamatu osa. pH mõõtmine toimub keemilise patarei abil, mis koosneb mõõteelektroodist ja võrdluselektroodist.
(1) PH mõõteelektroodi nimetatakse ka pH indikaatorelektroodiks, mis reageerib vesinikioonide aktiivsusele lahuses ja elektroodi potentsiaal muutub vastavalt. Peaaegu kõik kaasaegsed pH-meetrid kasutavad mõõteelektroodidena klaaselektroode.
(2) Võrdluselektrood (inertne elektrood) ei reageeri lahuses olevate vesinikioonide aktiivsusele. PH mõõtmisel toimib see konstantse potentsiaaliga poolelemendina ja moodustab pH mõõteelektroodiga keemilise aku, tagades ja säilitades fikseeritud võrdluspotentsiaali.
(3) Komposiitelektrood on elektrood, mis ühendab pH mõõteelektroodi ja võrdluselektroodi. Komposiitelektroode ei mõjuta oksüdeerivad ja redutseerivad ained, neil on suurem tasakaalukiirus ja neid kasutatakse laialdaselt. Praegu kasutatakse neid elektroode põhiliselt pH mõõtmisel. Sõltumata klaasist indikaatorelektroodist või klaaskomposiitelektroodist on need kõik õhukese kilega elektroodid. Membraanipotentsiaalil on Nernsti seos vesinikioonide aktiivsusega mõõdetud lahuses, mis peegeldab õhukese kileelektroodi ainulaadseid omadusi. Neid omadusi mõjutavad elektrood ise ja kasutustingimused. ja avaldavad mõju mõõtmistulemustele.
