Princip operationEdit
Potenciometrická pH metru změřte napětí mezi dvě elektrody a zobrazí výsledek převede na odpovídající hodnota pH. Obsahují jednoduchý elektronický zesilovač a pár elektrod, nebo alternativně kombinovanou elektrodu, a nějakou formu displeje kalibrovaného v jednotkách pH. Obvykle má skleněnou elektrodu a referenční elektrodu nebo kombinovanou elektrodu. Elektrody nebo sondy se vkládají do testovaného roztoku.
konstrukce elektrod je klíčovou součástí: Jedná se o tyčovité struktury obvykle vyrobené ze skla, s baňkou obsahující snímač ve spodní části. Skleněná elektroda pro měření pH se skleněnou žárovku speciálně navržen tak, aby být selektivní k vodíku-iontové koncentrace. Při ponoření do testovaného roztoku se vodíkové ionty ve zkušebním roztoku vyměňují za jiné kladně nabité ionty na skleněné baňce a vytvářejí elektrochemický potenciál napříč baňkou. Elektronický zesilovač detekuje rozdíl v elektrickém potenciálu mezi dvěma elektrodami generovány v měření a převádí rozdíl potenciálů na pH. Velikost elektrochemického potenciálu přes skleněnou baňku je lineárně spojena s pH podle Nernstovy rovnice.
referenční elektroda je necitlivá na pH roztoku, je složena z kovového vodiče, který se připojuje k displeji. Tento vodič je ponořen do roztoku elektrolytu, typicky chloridu draselného, který přichází do styku se zkušebním roztokem přes porézní keramickou membránu. Displej se skládá z voltmetru, který zobrazuje napětí v jednotkách pH.
Na ponoření skleněné elektrody a referenční elektrody ve zkušebním roztoku, elektrický obvod je dokončen, v nichž je rozdíl potenciálů vytvářeny a detekovány pomocí voltmetru. Obvod může být myšlenka jako z vodivého prvku referenční elektroda k okolní draslíku, chloridu sodného, přes keramickou membránu do zkušebního roztoku, peroxid-ion-selektivní sklo skleněné elektrody, aby se roztok uvnitř skleněné elektrody, stříbrné skleněné elektrody, a konečně voltmetr displeje zařízení. Napětí se pohybuje od zkušebního roztoku k testování řešení v závislosti na potenciální rozdíl vytvořil rozdíl ve vodíku-iontové koncentrace na každé straně skleněné membrány mezi testovací roztok a roztok uvnitř skleněné elektrody. Všechny ostatní potenciální rozdíly v obvodu se nemění s pH a jsou korigovány pomocí kalibrace.
pro jednoduchost používá mnoho pH metrů kombinovanou sondu, konstruovanou se skleněnou elektrodou a referenční elektrodou obsaženou v jedné sondě. Podrobný popis kombinovaných elektrod je uveden v článku o skleněných elektrodách.
měřič pH je kalibrován roztoky známého pH, obvykle před každým použitím, aby byla zajištěna přesnost měření. K měření pH roztoku, elektrody jsou používány jako sondy, které se ponoří do zkušebních roztocích, a držel tam dostatečně dlouho pro vodíkové ionty v testu řešení srovnat s ionty na povrchu baňky na skleněnou elektrodou. Tato rovnováha poskytuje stabilní měření pH.
pH elektroda a referenční elektroda designEdit
Podrobnosti o výrobu a výsledná mikrostruktura skleněná membrána pH elektrody jsou vedeny jako obchodní tajemství podle výrobců.: 125 některé aspekty designu jsou však publikovány. Sklo je pevný elektrolyt, pro který mohou ionty alkalických kovů přenášet proud. Skleněná membrána citlivá na pH je obecně sférická, aby se zjednodušila výroba jednotné membrány. Tyto membrány mají tloušťku až 0,4 milimetru, silnější než původní konstrukce, aby byly sondy odolné. Sklo má na svém povrchu silikátovou chemickou funkci, která poskytuje vazebná místa pro ionty alkalických kovů a vodíkové ionty z roztoků. To poskytuje iontoměničovou kapacitu v rozmezí 10-6 až 10-8 mol / cm2. Selektivita pro vodíkové ionty (H+) vzniká z rovnováhy iontového náboje, objemových požadavků oproti jiným iontům a koordinačního počtu dalších iontů. Výrobci elektrod vyvinuli kompozice, které vhodně vyvažují tyto faktory, zejména lithiové sklo.:113-139
elektroda chloridu stříbrného se nejčastěji používá jako referenční elektroda v pH metrech, i když některé konstrukce používají nasycenou kalomelovou elektrodu. Elektroda chloridu stříbrného se snadno vyrábí a poskytuje vysokou Reprodukovatelnost. Referenční elektroda se obvykle skládá z platinového drátu, který má kontakt se směsí chloridu stříbrného a stříbrného, který je ponořen do roztoku chloridu draselného. K dispozici je keramická zátka, která slouží jako kontakt se zkušebním roztokem a poskytuje nízký odpor a zároveň zabraňuje smíchání obou roztoků.:76-91
u těchto konstrukcí elektrod voltmetr detekuje Potenciální rozdíly ±1400 milivoltů. Elektrody jsou dále navrženy tak, aby se rychle vyrovnaly se zkušebními roztoky, aby se usnadnilo snadné použití. Doby rovnováhy jsou obvykle kratší než jedna sekunda, i když doby rovnováhy se zvyšují se stárnutím elektrod.: 164
údržba
vzhledem k citlivosti elektrod na kontaminanty je čistota sond nezbytná pro přesnost a přesnost. Sondy jsou obecně udržovány vlhké, když se nepoužívají s médiem vhodným pro konkrétní sondu, což je typicky vodný roztok dostupný od výrobců sond. Výrobci sond poskytují pokyny pro čištění a údržbu svých konstrukcí sond. Pro ilustraci, jeden výrobce laboratorního pH dává pokyny pro čištění specifických kontaminantů: generální úklid (15 minut namočte v roztoku bělidla a pracího prostředku), sůl (kyseliny chlorovodíkové následuje hydroxid sodný a voda), tuk (detergent nebo methanolu), ucpané reference junction (KCl roztok), bílkovinné usazeniny (pepsin a HCl, 1% roztok), a vzduchové bubliny.
Kalibrace a operationEdit
německý Institut pro Normalizaci vydává standard pro měření pH pomocí pH metrů, DIN 19263.
velmi přesná měření vyžadují, aby byl pH měřič kalibrován před každým měřením. Typičtěji se kalibrace provádí jednou za den provozu. Kalibrace je nutná, protože skleněná elektroda neposkytuje reprodukovatelné elektrostatické potenciály po delší dobu.:238-239
v souladu s principy správné laboratorní praxe, kalibrace se provádí pomocí nejméně dvou standardních tlumivých roztoků, které pokrývají rozsah pH hodnoty, které mají být měřeny. Pro obecné účely jsou vhodné pufry při pH 4,00 a pH 10,00. PH metr má jednu kalibraci nastavit odečet se rovná hodnotě z první standardní vyrovnávací paměti a druhé ovládání pro nastavení elektroměru na hodnotu druhého pufru. Třetí regulace umožňuje nastavení teploty. Standardní pufrovací sáčky, dostupné od různých dodavatelů, obvykle dokumentují teplotní závislost regulace pufru. Přesnější měření někdy vyžadují kalibraci při třech různých hodnotách pH. Některé pH metry poskytují vestavěnou korekci teplotního koeficientu s teplotními termočlánky v elektrodových sondách. Kalibrační proces koreluje napětí produkované sondou (přibližně 0,06 voltů na jednotku pH) s stupnicí pH. Správné laboratorní praxe diktuje, že po každém měření, sondy jsou opláchnuty destilovanou vodou nebo deionizovanou vodou, abyste odstranili všechny stopy roztoku se měří, blotovány s vědeckým otřete absorbovat veškeré zbývající vody, která by mohla ředění vzorku, a tím změnit čtení, a pak se ponoří do storage řešení vhodné pro konkrétní sondu typu.