Princíp a štruktúra pH metra
1. pH meter
pH meter (kyslosť) je prístroj na meranie aktivity H plus v roztoku potenciometrickou metódou. Hodnota nameraná pH metrom je metóda používaná na vyjadrenie pH roztoku, ktoré sa vyjadruje záporným logaritmom koncentrácie iónov H plus v roztoku, to znamená: pH= ー lg[H plus ].
Nami používaný pH meter sa skladá z dvoch častí: elektromera a elektródy. Pri skutočnom meraní sa elektróda ponorí do meraného roztoku a koncentrácia iónov H plus v roztoku sa prevedie na napäťový signál na úrovni milivoltov, ktorý sa privedie do elektromera. Elektromer zosilní signál a pomocou logaritmu ho prevedie na pH a potom sa pH zobrazí na prístroji na zobrazenie hladiny v milivoltoch.
pH meter používa ako meraciu elektródu sklenenú elektródu a ako referenčnú elektródu kalomelovú elektródu. Zmena potenciálu sklenenej elektródy spôsobená zmenou koncentrácie vodíkových iónov spôsobí zmenu potenciálu medzi ňou a kalomelovou elektródou, ktorá by mala zodpovedať vzorcu (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Vo vzorci:
E-elektromotorická sila, mV;
E0-štandardná elektromotorická sila elektródy, mV;
R je molárna plynová konštanta;
T je absolútna teplota v Kelvinoch;
F je Faradayova konštanta.
Zo vzorca (2-6) je zrejmé, že teplota je tiež dôležitým ovplyvňujúcim faktorom pri meraní pH. Na zmenu teploty by sme si mali dať pozor a pri meraní ju zohľadniť. V súčasnosti sú najčastejšie používané pH elektródy kompozitné elektródy, ktoré majú kombinované sklenené elektródy a kalomelové elektródy.
2. pH elektróda
Elektródy sú neoddeliteľnou súčasťou pH metra. Meranie pH sa vykonáva pomocou chemickej batérie zloženej z meracej elektródy a referenčnej elektródy.
(1) Elektróda na meranie pH sa nazýva aj elektróda indikujúca pH, ktorá reaguje na aktivitu vodíkových iónov v roztoku a podľa toho sa mení potenciál elektródy. Takmer všetky moderné pH metre používajú ako meracie elektródy sklenené elektródy.
(2) Referenčná elektróda (inertná elektróda) nereaguje na aktivitu vodíkových iónov v roztoku. Pri meraní pH pôsobí ako polovičný článok s konštantným potenciálom a tvorí chemickú batériu s elektródou na meranie pH, ktorá poskytuje a udržiava pevný referenčný potenciál.
(3) Kompozitná elektróda je elektróda, ktorá kombinuje elektródu na meranie pH a referenčnú elektródu. Kompozitné elektródy nie sú ovplyvnené oxidačnými a redukčnými látkami, majú vyššiu rovnovážnu rýchlosť a sú široko používané. V súčasnosti sa tieto elektródy v podstate používajú pri meraní pH. Bez ohľadu na sklenenú indikačnú elektródu alebo sklenenú kompozitnú elektródu sú to všetky tenkovrstvové elektródy. Membránový potenciál má Nernstov vzťah s aktivitou vodíkových iónov v meranom roztoku, čo odráža jedinečné vlastnosti tenkovrstvovej elektródy. Tieto vlastnosti sú ovplyvnené samotnou elektródou a podmienkami použitia. a majú vplyv na výsledky merania.
