Struttura e meccanismo di funzionamento del pHmetro
Il misuratore di pH (acidità) è uno strumento per misurare l'attività H plus nella soluzione con il metodo potenziometrico. Il valore misurato dal pHmetro è un metodo utilizzato per esprimere il pH della soluzione, che è espresso dal logaritmo negativo della concentrazione dello ione H più nella soluzione, ovvero: pH= ー lg[H più ].
Il pHmetro che utilizziamo è composto da due parti: un misuratore elettrico e un elettrodo. Nella misurazione effettiva, l'elettrodo è immerso nella soluzione da misurare e la concentrazione di ioni H più nella soluzione viene convertita in un segnale di tensione a livello di millivolt, che viene immesso nel contatore elettrico. Il contatore elettrico amplifica il segnale e lo converte in pH attraverso il logaritmo, quindi il pH viene visualizzato dallo strumento di visualizzazione del livello in millivolt.
Il pHmetro utilizza un elettrodo di vetro come elettrodo di misura e un elettrodo al calomelano come elettrodo di riferimento. Il cambiamento del potenziale dell'elettrodo di vetro causato dal cambiamento della concentrazione di ioni idrogeno provoca il cambiamento del potenziale tra esso e l'elettrodo calomelano, che dovrebbe essere conforme alla formula (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Nella formula:
E-forza elettromotrice, mV;
E0-forza elettromotrice standard dell'elettrodo, mV;
R una costante dei gas molare;
T-temperatura assoluta in Kelvin;
F - Costante di Faraday.
Si può vedere dalla formula (2-6) che la temperatura è anche un importante fattore di influenza nella misurazione del pH. Dovremmo prestare attenzione al cambiamento di temperatura e tenerne conto durante la misurazione. Attualmente, gli elettrodi per pH più comunemente usati sono elettrodi compositi, che combinano elettrodi di vetro ed elettrodi al calomelano.
2. Elettrodo pH
Gli elettrodi sono parte integrante di un pHmetro. La misurazione del pH viene eseguita da una batteria chimica composta da un elettrodo di misurazione e un elettrodo di riferimento.
(1) L'elettrodo di misurazione del pH è anche chiamato elettrodo di indicazione del pH, che risponde all'attività degli ioni idrogeno nella soluzione e il potenziale dell'elettrodo cambia di conseguenza. Quasi tutti i moderni misuratori di pH utilizzano elettrodi di vetro come elettrodi di misura.
(2) L'elettrodo di riferimento (elettrodo inerte) non risponde all'attività degli ioni idrogeno nella soluzione. Nella misurazione del pH, viene utilizzato come semicella a potenziale costante per formare una batteria chimica con l'elettrodo di misurazione del pH, fornendo e mantenendo un potenziale di riferimento fisso.
(3) Un elettrodo composito è un elettrodo che combina un elettrodo di misurazione del pH e un elettrodo di riferimento. Gli elettrodi compositi non sono influenzati dalle sostanze ossidanti e riducenti, hanno una velocità di equilibrio più rapida e sono ampiamente utilizzati. Attualmente, questi elettrodi sono fondamentalmente utilizzati nella misurazione del pH. Indipendentemente dall'elettrodo indicatore di vetro o dall'elettrodo composito di vetro, sono tutti elettrodi a film sottile. Il potenziale di membrana ha una relazione di Nernst con l'attività degli ioni idrogeno nella soluzione misurata, che riflette le proprietà uniche dell'elettrodo a film sottile. Queste proprietà sono influenzate dall'elettrodo stesso e dalle condizioni di utilizzo. e influiscono sui risultati della misurazione.
