Il principio base della misurazione del pH
Il familiare e antico metodo di misurazione della corrente zero utilizzato per determinare i processi di reazione chimica è probabilmente la misurazione del pH. In generale, la misurazione del pH viene utilizzata per determinare l'acidità o l'alcalinità di una soluzione. Anche l'acqua chimicamente pura presenta tracce di dissociazione e la sua equazione di ionizzazione è: H2O H2O=H3O-OH - (1) Dato che solo una piccolissima quantità di acqua è dissociata, la concentrazione molare di gli ioni sono generalmente un esponente di potenza negativo. Per evitare di utilizzare nei calcoli l'esponente di potenza negativo della concentrazione molare, il biologo Sorensen suggerì nel 1909 di sostituire questo scomodo valore con il logaritmo e di definirlo "valore del pH". Matematicamente, il valore del pH è definito come il logaritmo negativo della concentrazione di ioni idrogeno comunemente utilizzata. Cioè, pH=un log [H]
(2) A causa della forte dipendenza del prodotto ionico dalla temperatura, per il valore del pH del controllo del processo è necessario conoscere contemporaneamente le caratteristiche di temperatura della soluzione. Solo quando il mezzo misurato si trova alla stessa temperatura è possibile confrontare il suo valore pH. Per ottenere un valore pH riproducibile, per la misurazione del pH viene utilizzata l'analisi potenziometrica. L'elettrodo utilizzato nel metodo di analisi del potenziale è chiamato batteria primaria. La tensione di questa batteria è chiamata forza elettromotrice (EMF). Questa forza elettromotrice (EMF) è composta da due batterie e mezza. Una delle semicelle è chiamata elettrodo di misura e il suo potenziale è legato ad una specifica attività ionica; L'altra semicella è una semicella di riferimento, comunemente denominata elettrodo di riferimento, che solitamente è collegata alla soluzione di misurazione e collegata a un pHmetro industriale. L'elettrodo a idrogeno standard è il punto di riferimento per tutte le misurazioni potenziali. L'elettrodo a idrogeno standard è un filo di platino elettroplaccato (rivestito) con cloruro di platino e circondato da gas idrogeno. L'elettrodo indicatore di pH più familiare e comunemente usato è un elettrodo di vetro. È un tubo di vetro con una pellicola di vetro soffiata sensibile al pH all'estremità. Il tubo è riempito con una soluzione tampone KCI contenente AgCI saturo, con un valore di pH pari a 7. La differenza di potenziale che esiste su entrambi i lati della pellicola di vetro e riflette il valore di pH segue la formula di Nernst: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] Nella formula E è il potenziale; E è la tensione standard dell'elettrodo; R è la costante dei gas; T è la temperatura Kelvin; F è la costante di Faraday; N è la valenza dello ione misurato; [HO] è l'attività dello ione HO. Come si può vedere dall'equazione sopra, esiste una certa relazione tra il potenziale E e l'attività e la temperatura degli ioni HO. A una certa temperatura, misurando il potenziale E è possibile calcolare ln [HO] (convertito in un log [HO] per ottenere il pH), che è il principio base del rilevamento del pH. Nella formula di Nernst, la temperatura gioca un ruolo significativo come variabile. All’aumentare della temperatura aumenterà anche il valore potenziale. Per ogni aumento di 1 grado della temperatura, si verificherà un potenziale cambiamento di 0,2 mV/pH. Rappresentato dal valore pH, il valore pH varia di 0,0033 per LPH per I~C. Ciò significa che per misurazioni intorno a 20-30 gradi e 7 pH, non è necessario compensare le variazioni di temperatura; Per applicazioni con temperature superiori a 30 gradi o inferiori a 20 gradi e valori di pH superiori a 8 o inferiori a 6, le variazioni di temperatura devono essere compensate.
