Základný princíp merania pH
Známou a starodávnou metódou merania nulového prúdu, ktorá sa používa na stanovenie procesov chemických reakcií, je pravdepodobne meranie pH. Vo všeobecnosti sa meranie pH používa na určenie kyslosti alebo zásaditosti roztoku. Dokonca aj chemicky čistá voda má stopové množstvo disociácie a jej ionizačná rovnica je: H2O H2O=H3O-OH - (1) Vzhľadom na skutočnosť, že je disociované len veľmi malé množstvo vody, molárna koncentrácia ióny sú vo všeobecnosti záporným mocninným exponentom. Aby sa zabránilo používaniu záporného mocninového exponentu molárnej koncentrácie na výpočty, biológ Sorensen v roku 1909 navrhol nahradiť túto nepohodlnú hodnotu logaritmom a definovať ju ako „hodnotu pH“. Matematicky je hodnota pH definovaná ako záporný logaritmus bežne používanej koncentrácie vodíkových iónov. To znamená pH=jeden log [H]
(2) Vzhľadom na silnú závislosť iónového produktu od teploty je pre hodnotu pH riadenia procesu potrebné súčasne poznať teplotné charakteristiky roztoku. Až keď má merané médium rovnakú teplotu, je možné porovnávať jeho hodnotu pH. Na získanie reprodukovateľnej hodnoty pH sa na meranie pH používa potenciometrická analýza. Elektróda použitá v metóde analýzy potenciálu sa nazýva primárna batéria. Napätie tejto batérie sa nazýva elektromotorická sila (EMF). Táto elektromotorická sila (EMF) pozostáva z dvoch a pol batérií. Jedna z poločlánkov sa nazýva meracia elektróda a jej potenciál súvisí so špecifickou aktivitou iónov; Druhá polovičná bunka je referenčná polovičná bunka, bežne označovaná ako referenčná elektróda, ktorá je zvyčajne pripojená k meranému roztoku a pripojená k priemyselnému pH metru. Štandardná vodíková elektróda je referenčným bodom pre všetky merania potenciálu. Štandardná vodíková elektróda je platinový drôt, ktorý je galvanicky potiahnutý (potiahnutý) chloridom platiny a obklopený plynným vodíkom. Najznámejšou a bežne používanou elektródou pH indikátora je sklenená elektróda. Je to sklenená trubica so skleneným filmom citlivým na pH na konci vyfúknutým. Skúmavka sa naplní KCI tlmivým roztokom obsahujúcim nasýtený AgCl s hodnotou pH 7. Potenciálny rozdiel, ktorý existuje na oboch stranách skleneného filmu a odráža hodnotu pH, sa riadi Nernstovým vzorcom: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] Vo vzorci je E potenciál; E je štandardné napätie elektródy; R je plynová konštanta; T je Kelvinova teplota; F je Faradayova konštanta; N je valencia meraného iónu; [HO] je aktivita HO iónu. Ako je zrejmé z vyššie uvedenej rovnice, existuje určitý vzťah medzi potenciálom E a aktivitou a teplotou HO iónov. Pri určitej teplote môže meranie potenciálu E vypočítať ln [HO] (prevedené na log [HO] na získanie pH), čo je základný princíp detekcie pH. V Nernstovom vzorci hrá teplota významnú úlohu ako premenná. So stúpajúcou teplotou sa zvýši aj potenciálna hodnota. Každý nárast teploty o 1 stupeň spôsobí potenciálnu zmenu o 0,2 mV/pH. Hodnota pH vyjadrená hodnotou pH sa mení o 0,0033 na LPH na I~C. To znamená, že pri meraniach okolo 20-30 stupňov a 7 pH nie je potrebné kompenzovať zmeny teploty; Pri aplikáciách s teplotami vyššími ako 30 stupňov alebo nižšími ako 20 stupňov a hodnotami pH väčšími ako 8 alebo menšími ako 6 musia byť teplotné zmeny kompenzované.
