Il principio e la struttura di un pHmetro
1.metro pH
Un misuratore di pH (acidità) è uno strumento che misura l'attività H+ in una soluzione utilizzando il metodo potenziometrico. Il valore misurato da un pHmetro è un metodo utilizzato per esprimere il pH di una soluzione. È espresso dal logaritmo negativo della concentrazione degli ioni H+ nella soluzione, ovvero: pH=ーlg[H+].
Il pHmetro che utilizziamo è composto da due parti: un contatore elettrico e un elettrodo. Nella misurazione effettiva, l'elettrodo è immerso nella soluzione da misurare e la concentrazione di ioni H+ 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 logaritmicamente in pH, quindi il misuratore di livello in millivolt visualizza il pH.
Il pHmetro utilizza un elettrodo di vetro come elettrodo di misurazione e un elettrodo al calomelano come elettrodo di riferimento. La variazione del potenziale dell'elettrodo di vetro causata dalla variazione della concentrazione degli ioni idrogeno provoca una variazione del potenziale tra esso e l'elettrodo a 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 è la costante dei gas per mole;
T è la temperatura assoluta in Kelvin;
F - Costante di Faraday.
Dall'equazione (2-6) si può vedere che anche la temperatura è un fattore importante quando si misura il pH. Durante la misurazione è necessario prestare attenzione al cambiamento di temperatura e tenerne conto. Attualmente, la maggior parte degli elettrodi comunemente usati per il pH sono elettrodi compositi, che combinano elettrodi di vetro ed elettrodi di calomelano.
2.Elettrodo pH
L'elettrodo è una parte essenziale del pHmetro. La misurazione del pH viene completata formando una batteria chimica con un elettrodo di misurazione e un elettrodo di riferimento.
(1) L'elettrodo di misurazione del pH, chiamato anche elettrodo indicatore di pH, 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 funge da semicella a potenziale costante e forma 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 da sostanze ossidanti e riducenti, hanno una velocità di equilibrio elevata e sono ampiamente utilizzati. Attualmente questi elettrodi vengono utilizzati fondamentalmente per la misurazione del pH. Indipendentemente dal fatto che l'elettrodo indicatore di vetro o l'elettrodo composito di vetro sia un elettrodo a film sottile, il potenziale di membrana ha una relazione di Nernst con l'attività degli ioni idrogeno nella soluzione da misurare, riflettendo le proprietà uniche dell'elettrodo a film sottile. Queste proprietà sono influenzate dall'elettrodo stesso e dalle condizioni di utilizzo. e hanno un impatto sui risultati della misurazione.
