pH metra uzbūve un darbības mehānisms
PH (skābuma) mērītājs ir instruments H plus aktivitātes mērīšanai šķīdumā ar potenciometrisko metodi. Ar pH metru mērītā vērtība ir metode, ko izmanto, lai izteiktu šķīduma pH, ko izsaka ar H plus jonu koncentrācijas negatīvo logaritmu šķīdumā, tas ir: pH= ー lg[H plus ].
Mūsu izmantotais pH metrs sastāv no divām daļām: elektriskā skaitītāja un elektroda. Faktiskajā mērījumā elektrods tiek iegremdēts mēramajā šķīdumā, un H plus jonu koncentrācija šķīdumā tiek pārveidota par milivoltu līmeņa sprieguma signālu, kas tiek ievadīts elektriskajā skaitītājā. Elektriskais skaitītājs pastiprina signālu un ar logaritma palīdzību pārvērš to pH vērtībā, un pēc tam pH tiek parādīts milivoltu līmeņa displeja instrumentā.
PH metrs izmanto stikla elektrodu kā mērīšanas elektrodu un kalomela elektrodu kā atsauces elektrodu. Stikla elektroda potenciāla maiņa, ko izraisa ūdeņraža jonu koncentrācijas maiņa, izraisa potenciāla maiņu starp to un kalomela elektrodu, kam jāatbilst formulai (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Formulā:
E-elektromotīves spēks, mV;
E0-elektroda standarta elektromotora spēks, mV;
R molārā gāzes konstante;
T-absolūtā temperatūra Kelvinos;
F - Faradeja konstante.
No formulas (2-6) var redzēt, ka arī temperatūra ir svarīgs ietekmējošs faktors, mērot pH. Mums vajadzētu pievērst uzmanību temperatūras izmaiņām un ņemt to vērā, veicot mērījumus. Pašlaik visbiežāk izmantotie pH elektrodi ir kompozītmateriāli, kuros ir apvienoti stikla un kalomela elektrodi.
2. pH elektrods
Elektrodi ir pH metra neatņemama sastāvdaļa. PH mērīšana tiek veikta, izmantojot ķīmisko akumulatoru, kas sastāv no mērīšanas elektroda un atsauces elektroda.
(1) pH mērīšanas elektrodu sauc arī par pH indikācijas elektrodu, kas reaģē uz ūdeņraža jonu aktivitāti šķīdumā, un attiecīgi mainās elektroda potenciāls. Gandrīz visi mūsdienu pH mērītāji izmanto stikla elektrodus kā mērīšanas elektrodus.
(2) Atsauces elektrods (inertais elektrods) nereaģē uz ūdeņraža jonu aktivitāti šķīdumā. PH mērīšanā to izmanto kā pusšūnu ar nemainīgu potenciālu, lai ar pH mērīšanas elektrodu veidotu ķīmisko bateriju, nodrošinot un uzturot fiksētu atskaites potenciālu.
(3) Kompozītmateriāla elektrods ir elektrods, kas apvieno pH mērīšanas elektrodu un atsauces elektrodu. Kompozītmateriālu elektrodus neietekmē oksidējošās un reducējošās vielas, tiem ir ātrāks līdzsvara ātrums, un tos plaši izmanto. Pašlaik šos elektrodus pamatā izmanto pH mērīšanai. Neatkarīgi no stikla indikatora elektroda vai stikla kompozītmateriāla elektroda tie visi ir plānslāņa elektrodi. Membrānas potenciālam ir Nernsta saistība ar ūdeņraža jonu aktivitāti izmērītajā šķīdumā, kas atspoguļo plānās kārtiņas elektroda unikālās īpašības. Šīs īpašības ietekmē pats elektrods un lietošanas apstākļi. un ietekmē mērījumu rezultātus.
