PH-meetri põhimõte ja struktuur
1.pH meeter
pH (happesuse) mõõtur on instrument, mis mõõdab H+ aktiivsust lahuses potentsiomeetrilise meetodi abil. PH-meetriga mõõdetud väärtus on meetod, mida kasutatakse lahuse pH väljendamiseks. Seda väljendatakse lahuse H+ ioonide kontsentratsiooni negatiivse logaritmiga, see on: pH=ーlg[H+].
Meie kasutatav pH-meeter koosneb kahest osast: elektrimeetrist ja elektroodist. Tegelikul mõõtmisel sukeldatakse elektrood mõõdetavasse lahusesse ning H+ ioonide kontsentratsioon lahuses muundatakse millivolti tasemel pingesignaaliks, mis sisestatakse elektriarvestisse. Elektriarvesti võimendab signaali ja teisendab selle logaritmiliselt pH-ks ning seejärel kuvab millivoltitaseme näidiku mõõtur pH.
PH-meeter kasutab mõõteelektroodina klaaselektroodi ja võrdluselektroodina kalomelelektroodi. Vesinikuioonide kontsentratsiooni muutusest põhjustatud klaaselektroodi potentsiaali muutus põhjustab selle ja kalomelelektroodi vahelise potentsiaali muutuse, mis peaks vastama valemile (2-6)
E=E0-2.3026RT/F…………(2-6)
Valemis:
E - elektromotoorjõud, mV;
E0 - elektroodi standardne elektromotoorjõud, mV;
R on gaasikonstant mooli kohta;
T on absoluutne temperatuur kelvinites;
F – Faraday konstant.
Võrrandist (2-6) on näha, et temperatuur on ka pH mõõtmisel oluline tegur. Mõõtmisel tuleks tähelepanu pöörata temperatuurimuutusele ja sellega arvestada. Praegu on enamik pH jaoks tavaliselt kasutatavaid elektroode komposiitelektroodid, mis ühendavad klaaselektroodid ja kalomelelektroodid.
2.pH elektrood
Elektrood on pH-meetri oluline osa. pH mõõtmine lõpetatakse keemiapatarei moodustamisega mõõteelektroodi ja võrdluselektroodiga.
(1) PH mõõteelektrood, mida nimetatakse ka pH indikaatorelektroodiks, 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 kiire tasakaalukiirus ja neid kasutatakse laialdaselt. Praegu kasutatakse neid elektroode põhiliselt pH mõõtmiseks. Sõltumata sellest, kas klaasist indikaatorelektrood või klaaskomposiitelektrood on õhukese kilega elektrood, on membraanipotentsiaalil Nernsti seos vesinikioonide aktiivsusega mõõdetavas lahuses, mis peegeldab õhukese kileelektroodi ainulaadseid omadusi. Neid omadusi mõjutavad elektrood ise ja kasutustingimused. ja mõjutavad mõõtmistulemusi.
