Het principe en de structuur van de pH-meter
1. pH-meter
De pH (zuurgraad) meter is een instrument voor het meten van de H plus activiteit in de oplossing door middel van de potentiometrische methode. De waarde gemeten door de pH-meter is een methode die wordt gebruikt om de pH van de oplossing uit te drukken, die wordt uitgedrukt door de negatieve logaritme van de H plus ionenconcentratie in de oplossing, dat wil zeggen: pH= ー lg[H plus ].
De pH-meter die wij gebruiken bestaat uit twee delen: een elektriciteitsmeter en een elektrode. Bij de eigenlijke meting wordt de elektrode ondergedompeld in de te meten oplossing en wordt de concentratie van H plus ionen in de oplossing omgezet in een spanningssignaal op millivoltniveau, dat wordt ingevoerd in de elektrische meter. De elektrische meter versterkt het signaal en zet het om in pH door middel van logaritme, en vervolgens wordt de pH weergegeven door het weergave-instrument voor millivoltniveau.
De pH-meter gebruikt een glaselektrode als meetelektrode en een calomelelektrode als referentie-elektrode. De verandering van de potentiaal van de glaselektrode veroorzaakt door de verandering van de concentratie van waterstofionen veroorzaakt de verandering van de potentiaal tussen de glaselektrode en de calomelelektrode, die zou moeten voldoen aan de formule (2-6)
E=E0-2.3026RT/F…………(2-6)
In de formule:
E-elektromotorische kracht, mV;
E0-elektrode standaard elektromotorische kracht, mV;
R is een molaire gasconstante;
T is de absolute temperatuur in Kelvin;
F is de constante van Faraday.
Uit de formule (2-6) blijkt dat de temperatuur ook een belangrijke invloedsfactor is bij het meten van de pH. We moeten letten op de verandering van temperatuur en er rekening mee houden bij het meten. Op dit moment zijn de meest gebruikte pH-elektroden samengestelde elektroden, die gecombineerde glaselektroden en calomelelektroden hebben.
2. pH-elektrode
Elektroden zijn een integraal onderdeel van een pH-meter. De pH-meting wordt uitgevoerd door een chemische batterij die bestaat uit een meetelektrode en een referentie-elektrode.
(1) De pH-meetelektrode wordt ook wel de pH-indicatie-elektrode genoemd, die reageert op de activiteit van waterstofionen in de oplossing en de elektrodepotentiaal verandert dienovereenkomstig. Bijna alle moderne pH-meters gebruiken glaselektroden als meetelektroden.
(2) De referentie-elektrode (inerte elektrode) reageert niet op de activiteit van waterstofionen in de oplossing. Bij pH-meting fungeert het als een halve cel met constant potentiaal en vormt het een chemische batterij met de pH-meetelektrode, waardoor een vast referentiepotentiaal wordt geleverd en behouden.
(3) Een composietelektrode is een elektrode die een pH-meetelektrode en een referentie-elektrode combineert. Samengestelde elektroden worden niet beïnvloed door oxiderende en reducerende stoffen, hebben een hogere evenwichtssnelheid en worden veel gebruikt. Momenteel worden deze elektroden voornamelijk gebruikt bij pH-metingen. Ongeacht de glasindicatorelektrode of de glascomposietelektrode, het zijn allemaal dunnefilmelektroden. De membraanpotentiaal heeft een Nernst-relatie met de waterstofionenactiviteit in de gemeten oplossing, wat de unieke eigenschappen van de dunnefilmelektrode weerspiegelt. Deze eigenschappen worden beïnvloed door de elektrode zelf en de gebruiksomstandigheden. en hebben invloed op de meetresultaten.
