Princípio da operationEdit
Potenciométrica do pH metros medir a tensão entre os dois eletrodos e exibir o resultado convertido para o correspondente valor de pH. Eles incluem um amplificador eletrônico simples e um par de eletrodos, ou alternativamente um eletrodo combinado, e alguma forma de display calibrado em unidades de pH. Ele geralmente tem um eletrodo de vidro e um eletrodo de referência, ou um eletrodo combinado. Os eléctrodos, ou sondas, são inseridos na solução a ensaiar.
O design dos eléctrodos é a parte chave: estas são estruturas tipo vara geralmente feitas de vidro, com uma lâmpada contendo o sensor na parte inferior. O eletrodo de vidro para medir o pH tem uma ampola de vidro projetada especificamente para ser seletiva à concentração de íons hidrogênio. Aquando da imersão na solução a ensaiar, os iões de hidrogénio na solução de ensaio trocam-se por outros iões carregados positivamente na ampola de vidro, criando um potencial electroquímico em toda a ampola. O amplificador eletrônico detecta a diferença no potencial elétrico entre os dois eletrodos gerados na medição e converte a diferença potencial para unidades de pH. A magnitude do potencial eletroquímico através da ampola de vidro é linearmente relacionada com o pH de acordo com a equação de Nernst.
O eletrodo de referência é insensível ao pH da solução, sendo composto por um condutor metálico, que se conecta ao visor. Este condutor é imerso numa solução electrolítica, tipicamente cloreto de potássio, que entra em contacto com a solução de ensaio através de uma membrana cerâmica porosa. O ecrã é constituído por um voltímetro, que mostra a tensão em unidades de pH.
na imersão do eléctrodo de vidro e do eléctrodo de referência na solução de ensaio, é completado um circuito eléctrico, no qual existe uma diferença potencial criada e detectada pelo voltímetro. O circuito pode ser pensado como indo do condutor elemento do eletrodo de referência para o entorno de potássio-solução de cloreto através da membrana cerâmica para a solução de teste, o hidrogênio, íon-seletivo de vidro do vidro do eletrodo, para a solução de dentro do vidro do eletrodo, para a prata do eletrodo de vidro, e, finalmente, o voltímetro do dispositivo de exibição. A tensão varia entre a solução de ensaio e a solução de ensaio, dependendo da diferença potencial criada pela diferença nas concentrações de iões-hidrogénio em cada lado da membrana de vidro entre a solução de ensaio e a solução no interior do eléctrodo de vidro. Todas as outras diferenças potenciais no circuito não variam com o pH e são corrigidas por meio da calibração.para simplificar, muitos medidores de pH utilizam uma sonda combinada, construída com o eletrodo de vidro e o eletrodo de referência contido numa única sonda. O artigo relativo aos eléctrodos de vidro contém uma descrição pormenorizada dos eléctrodos combinados.
O medidor de pH é calibrado com soluções de pH conhecido, normalmente antes de cada utilização, para garantir a precisão da medição. Para medir o pH de uma solução, os eléctrodos são utilizados como sondas, mergulhadas nas soluções de ensaio e aí mantidas durante um período suficientemente longo para que os iões de hidrogénio na solução de ensaio se equilibrem com os iões na superfície da ampola no eléctrodo de vidro. Este equilíbrio proporciona uma medição estável do pH.os fabricantes mantêm como segredos comerciais os pormenores da fabricação e da microestrutura resultante da membrana de vidro do eléctrodo de pH.: 125 no entanto, alguns aspectos do design são publicados. O vidro é um electrólito sólido, para o qual iões alcalino-metal podem transportar corrente. A membrana de vidro sensível ao pH é geralmente esférica para simplificar a fabricação de uma membrana uniforme. Estas membranas têm até 0,4 milímetros de espessura, mais espessa do que os projetos originais, de modo a tornar as sondas duráveis. O vidro tem a funcionalidade química de silicato na sua superfície, que fornece locais de ligação para íons alcalinos-metálicos e íons de hidrogénio a partir das soluções. Isto proporciona uma capacidade de troca de iões na gama de 10-6 a 10-8 mol / cm2. A seletividade para íons de hidrogênio (H+) surge de um equilíbrio de carga iônica, requisitos de volume versus outros íons, e o número de coordenação de outros íons. Os fabricantes de eletrodos desenvolveram composições que equilibram adequadamente esses fatores, principalmente o vidro de lítio.:113-139
o eletrodo de cloreto de prata é mais comumente usado como um eletrodo de referência em medidores de pH, embora alguns projetos usam o eletrodo de calomel saturado. O eletrodo de cloreto de prata é simples de fabricar e fornece alta reprodutibilidade. O eletrodo de referência consiste geralmente de um fio de platina que tem contato com uma mistura de cloreto de prata/prata, que é imerso em uma solução de cloreto de potássio. Há uma ficha cerâmica, que serve como um contato com a solução de teste, proporcionando baixa resistência, evitando a mistura das duas soluções.:76-91
com estes projectos de eléctrodos, o voltímetro está a detectar diferenças potenciais de ±1400 milivolts. Os eléctrodos são ainda concebidos para se equilibrarem rapidamente com as soluções de ensaio, a fim de facilitar a sua utilização. Os tempos de equilíbrio são tipicamente inferiores a um segundo, embora os tempos de equilíbrio aumentem à medida que os eletrodos envelhecem.: 164
Maintenancedit
devido à sensibilidade dos eléctrodos aos contaminantes, a limpeza das sondas é essencial para precisão e precisão. As sondas são geralmente mantidas húmidas quando não estão em uso com um meio apropriado para a sonda em particular, que é normalmente uma solução aquosa disponível dos fabricantes de sondas. Os fabricantes de sondas fornecem instruções para a limpeza e manutenção dos seus projetos de sondas. Para Ilustração, um fabricante de pH de qualidade laboratorial dá instruções de limpeza para contaminantes específicos.: limpeza geral (impregnação de 15 minutos numa solução de lixívia e detergente), sal (solução de ácido clorídrico seguida de hidróxido de sódio e água), gordura (detergente ou metanol), junção de referência entupida (solução KCl), depósitos de proteínas (pepsina e HCl, solução a 1%) e bolhas de ar.
Calibração e operationEdit
o Instituto Alemão de normalização publica um padrão para medição de pH usando pH Metros, DIN 19263.medições muito precisas exigem que o medidor de pH seja calibrado antes de cada medição. Mais tipicamente, a calibração é realizada uma vez por dia de operação. A calibração é necessária porque o eléctrodo de vidro não dá potenciais electrostáticos reprodutíveis durante períodos de tempo mais longos.:238-239
consistente com os princípios de boas práticas de laboratório, a calibração é realizada com, pelo menos, duas soluções-tampão padrão que abrangem a gama de valores de pH a medir. Para fins gerais, são adequados tampões de choque a pH 4.00 e pH 10.00. O medidor de pH tem um controlo de calibração para ajustar a leitura do medidor igual ao valor do primeiro tampão padrão e um segundo controlo para ajustar a leitura do medidor ao valor do segundo tampão. Um terceiro controle permite definir a temperatura. Saquetas padrão de buffer, disponíveis a partir de uma variedade de fornecedores, geralmente documentam a dependência de temperatura do controle de buffer. Por vezes, medições mais precisas requerem calibração a três valores de pH diferentes. Alguns medidores de pH fornecem correção integrada do coeficiente de temperatura, com termopares de temperatura nas sondas de eletrodos. O processo de calibração correlaciona a tensão produzida pela sonda (aproximadamente 0,06 volts por unidade de pH) com a escala de pH. Boas práticas de laboratório determina que, após cada medição, as sondas são lavados com água destilada ou água deionizada para remover quaisquer vestígios da solução a ser medida, destruídos com um científicos limpe a absorver a água restante, o que poderá diluir a amostra e, assim, alterar a leitura e, em seguida, imerso em uma solução de armazenamento adequado para determinado tipo de sonda.