Elve operationEdit
Potenciometrikus pH méter mérjük meg a feszültséget a két elektróda, majd megjeleníti az eredményt alakítani a megfelelő pH-értéket. Ezek egy egyszerű elektronikus erősítőt és egy pár elektródát, vagy alternatívaként egy kombinált elektródát, valamint valamilyen formában a kijelző kalibrált pH egységek. Általában üvegelektróda, referenciaelektróda vagy kombinált elektróda van. Az elektródákat vagy szondákat behelyezzük a vizsgálandó oldatba.
az elektródák kialakítása a legfontosabb rész: ezek rúdszerű szerkezetek, amelyek általában üvegből készültek, alul egy érzékelőt tartalmazó izzóval. A pH mérésére szolgáló üvegelektróda kifejezetten a hidrogén-ion koncentrációra szelektíven tervezett üveghagymával rendelkezik. A vizsgálandó oldatba való merítés során a vizsgált oldatban lévő hidrogénionok kicserélik más pozitív töltésű ionokat az üveghagymára, ami elektrokémiai potenciált hoz létre az izzón. Az elektronikus erősítő érzékeli a mérésben keletkező két elektróda közötti elektromos potenciálkülönbséget, majd a potenciálkülönbséget pH-egységekké alakítja át. Az üveghagyma elektrokémiai potenciáljának nagysága lineárisan kapcsolódik a pH-hoz a Nernst-egyenlet szerint.
a referenciaelektród érzéketlen az oldat pH-jára, fémvezetékből áll, amely a kijelzőhöz csatlakozik. Ezt a vezetőt elektrolit-oldatba, jellemzően kálium-kloridba merítjük, amely porózus kerámia membránon keresztül érintkezik a vizsgálati oldattal. A kijelző áll, voltmérő, amely megjeleníti feszültség egység, pH.
A merítés az üveg elektróda, valamint a referencia elektróda a vizsgálati oldat, elektromos áramkör befejeződött, amelyben van egy potenciális különbség létre, valamint érzékeli a voltmérő. Az áramkör lehet úgy, mint a vezető eleme a referencia elektród, hogy a környező kálium-klorid oldat, keresztül a kerámia membrán, hogy a vizsgálati oldat, a hidrogén-ion-szelektív üveg az üveg elektróda, hogy az oldat belsejében az üveg elektróda, hogy az ezüst üveg elektróda, végül a voltmérő a megjelenítő eszköz. A feszültség változik a vizsgálati oldat vizsgálati oldat, attól függően, hogy a potenciális különbség létre a különbség a hidrogén-ion koncentráció mindkét oldalán az üveg membrán között a teszt megoldása, a megoldás be az üveg elektróda. Az áramkör összes többi lehetséges különbsége nem változik a pH-értéktől, és a kalibrálás segítségével korrigálják.
az egyszerűség kedvéért sok pH-mérő kombinált szondát használ, amelyet az üvegelektródával és az egyetlen szondán belül található referenciaelektródával készítenek. A kombinált elektródák részletes leírását az üvegelektródákról szóló cikk tartalmazza.
a pH-mérőt ismert pH-értékű oldatokkal kalibrálják, jellemzően minden használat előtt, a mérés pontosságának biztosítása érdekében. Hogy mérjük meg a pH-t egy megoldás, az elektródákat használnak, mint szondák, amelyek mártott a teszt megoldások tartott ott kellően hosszú a hidrogén-ionok a vizsgálati oldat, míg beáll az ionok a felszínen az izzót az üveg elektróda. Ez a kiegyenlítés stabil pH-mérést biztosít.
pH elektróda és referenciaelektród designEdit
a pH-elektróda üvegmembránjának gyártási és mikrostruktúrájának részleteit a gyártók kereskedelmi titokként kezelik.:125 a tervezés bizonyos aspektusait azonban közzéteszik. Az üveg szilárd elektrolit, amelyhez az alkálifém-ionok áramot hordozhatnak. A pH-érzékeny üvegmembrán általában gömb alakú, hogy egyszerűsítse az egységes membrán gyártását. Ezek a membránok legfeljebb 0,4 milliméter vastagságúak, vastagabbak, mint az eredeti minták, hogy a szondák tartósak legyenek. Az üveg felületén szilikát kémiai funkcionalitással rendelkezik, amely kötőhelyeket biztosít az oldatokból származó alkálifém-ionok és hidrogénionok számára. Ez ioncserélő kapacitást biztosít 10-6-10-8 mol/cm2 tartományban. A hidrogénionok szelektivitása (H+) az ionos töltés egyensúlyából, a térfogatkövetelményekből a többi ionnal szemben, valamint az egyéb ionok koordinációs számából ered. Az elektródák gyártói olyan kompozíciókat fejlesztettek ki, amelyek megfelelően kiegyensúlyozzák ezeket a tényezőket, különösen a lítium üveget.:113-139
az ezüst-klorid elektródát leggyakrabban referenciaelektródaként használják pH-mérőkben, bár egyes minták a telített kálomel elektródát használják. Az ezüst-klorid elektróda egyszerűen előállítható, nagy reprodukálhatóságot biztosít. A referenciaelektród általában egy platina huzalból áll, amely érintkezik egy ezüst/ezüst-klorid keverékkel, amelyet kálium-klorid-oldatba merítenek. Van egy kerámia dugó, amely érintkezik a vizsgálati oldattal, alacsony ellenállást biztosítva, miközben megakadályozza a két oldat keverését.:76-91
ezekkel az elektródákkal a voltmérő ±1400 millivolt potenciális különbségeket észlel. Az elektródákat tovább úgy tervezték, hogy gyorsan kiegyenlítsék a vizsgálati megoldásokat a könnyű használat megkönnyítése érdekében. A kiegyenlítési idő általában kevesebb, mint egy másodperc, bár az egyensúlyi idő az elektródák életkorával növekszik.:164
MaintenanceEdit
az elektródák szennyeződésekkel szembeni érzékenysége miatt a szondák tisztasága elengedhetetlen a pontossághoz és a pontossághoz. A szondákat általában nedvesen tartják, ha nem használják az adott szondának megfelelő közeggel, amely általában a szondagyártók által elérhető vizes oldat. A szondagyártók utasításokat adnak a szondák tisztítására és karbantartására. Illusztrációként a laboratóriumi minőségű pH egyik gyártója tisztítási utasításokat ad bizonyos szennyező anyagokra: általános tisztítás (15 perces áztatás fehérítő és mosószer oldatban), só( sósavoldat, majd nátrium-hidroxid és víz), zsír (mosószer vagy metanol), eldugult referencia-csomópont( KCl-oldat), fehérjerakódások (pepszin és HCl, 1% – os oldat) és légbuborékok.
a német Szabványügyi Intézet közzéteszi a szabvány pH mérés segítségével pH méter, din 19263.
nagyon pontos mérések szükségessé teszik, hogy a pH-mérőt minden mérés előtt kalibrálják. Jellemzően a kalibrálást naponta egyszer hajtják végre. Kalibrálásra azért van szükség, mert az üvegelektród hosszabb ideig nem ad reprodukálható elektrosztatikus potenciált.:238-239
a helyes laboratóriumi gyakorlat elveivel összhangban a kalibrálást legalább két standard pufferoldattal végezzük, amelyek a mérendő pH-értékek tartományát fedik le. Általános célokra a pH 4.00 és pH 10.00 pufferek alkalmasak. A pH-mérő egy kalibrációs vezérlővel rendelkezik, amely beállítja a mérő leolvasását az első standard puffer értékével, a második vezérléssel pedig a mérő leolvasását a második puffer értékéhez igazítja. A harmadik vezérlés lehetővé teszi a hőmérséklet beállítását. A különböző beszállítóktól elérhető szabványos puffer tasakok általában dokumentálják a puffervezérlés hőmérsékletfüggőségét. A pontosabb mérések néha három különböző pH-érték kalibrálását igénylik. Egyes pH-mérők beépített hőmérsékleti együttható-korrekciót biztosítanak, hőmérséklet-hőelemekkel az elektródaszondákban. A kalibrálási folyamat korrelálja a szonda által termelt feszültséget (körülbelül 0,06 volt / pH egység) a pH-skálával. Jó laboratóriumi gyakorlat azt diktálja, hogy miután minden egyes mérés a szonda kiöblíteni desztillált víz vagy ioncserélt víz, hogy távolítsa el a nyomait a megoldás, hogy mért, ezzel egy tudományos törölje le, hogy felszívja a maradék vizet, amely híg a mintát, s így változtatja meg az olvasás, majd elmerül a tárolási megoldás alkalmas az adott típusú szonda.