По какому принципу работает ph метр

Принцип работы приборов ph метров

Приборы для измерения кислотности/щелочности сред ― ph метры, популярны во многих сферах человеческой деятельности: водоподготовка, гидропоника, аквариумистика, сельское хозяйство, наука, микробиологические и лабораторные исследования, медицина, химическая, пищевая и др. промышленность.

Применяют рН метры для контроля питьевой воды, биологических жидкостей, медицинских препаратов, продуктов питания и многого другого.

Наверное, каждому известно из уроков химии, что существую кислотные (ph меньше 7), щелочные (ph больше 7) и нейтральны (ph равен 7 - дистиллированная вода) среды.

Опыты с фенолфталеином, лакмусом, различными метиловыми и другими кислотно-основными индикаторами позволяют проводить оценку рН, но она довольно груба. Гораздо удобнее ориентироваться по цифровым значениям, особенно если требуется большая точность. Поэтому популярность ph метров обоснована.

Как работает ph метр

Фактически прибор ph («pondus Hydrogenii») измеряет активность ионов водорода. Принцип работы измерителя рН метра основан на разности потенциалов, которая создается в исследуемой среде между электродами прибора (электродвижущая сила). Именно поэтому прибор ассоциируют с милливольтметром. А так как вычисляемая ЭДС пропорциональна рН, то соответственно градуировка происходит в ph. Вычисление значения происходит по уравнению Нернста. Но нам это не нужно, так как прибор изготовлен с учетом всех особенностей.

Итак, в работе рН метра участвует пара электродов и исследуемая среда. Один из электродов является измерительным, именно он реагирует на ионы водорода, а второй вспомогательным (или сравнения).

В современных приборах измерительный электрод изготавливают из стекла, так как его можно применять в широком диапазоне ph. Выполнен он из боросиликатного стекла, которому не страшны окислители, но в то же время достаточно тонкого и электропроводного. Индикаторный электрод представляет собой трубку с тонкостенным шариком на конце, наполненную суспензией хлорида серебра в растворе соляной кислоты. В эту среду вводится проволока из серебра, которая и представляет собой хлорсеребряный электрод. В стекле перемещаются положительные ионы водорода.

Электрод сравнения зачастую содержит в насыщенном растворе хлорида калия ртутно-каломелевую пасту. Корпус электрода непроницаем для положительных ионов водорода, а хлорид калия исполняет роль проводника между раствором и ртутно-каломелевым полуэлементом.

Чтобы измерить рН среды, электрод прибора погружают в раствор, и происходит замыкание электрической цепи, при этом в саму среду посторонние примеси не попадают. Гальваническая цепь представлена электродами сравнения и хлорсеребряным в исследуемом растворе. Под действием разницы потенциалов в результате переноса электронов к электроду сравнения происходит эквивалентный перенос протонов в раствор из внутренней части электрода. С учетом постоянства концентрации положительных ионов Н внутри стеклянного электрода, ЭДС отражает активность ионов водорода раствора, или ph.

На что нужно обратить внимание при работе рН метра?

Величина ЭДС зависит от температуры, поэтому измерительная функция прибора зависит от температуры раствора. Рекомендовано проводить измерения при 25 °С, для достижения максимальной точности. Зачастую, современные приборы рН метры оснащают встроенным термометром для определения температуры раствора.

Функция автоматической термокомпенсации (АТС) позволит в автоматическом режиме учитывать температурные изменения. Для стеклянных электродов происходит нормировка координат изопотенциальной точки изготовителем.

При выборе рН метра ориентируйтесь на наличие функции термокомпенсации, чтобы упростить работу с прибором.

Таким образом, мы узнали «как работает рН метр»: при помощи пары электродов. Современные приборы совмещают в одном корпусе оба электрода, а также выполняют термокомпенсацию. Технологии и исследования позволяют в одном корпусе также объединить другие функции для решения сопутствующих измерительных задач: определение ОВП, ТДС, ЕС.

В зависимости от среды применения можно выбрать карманные портативные рН метры, лабораторные, профессиональные с различными дополнительными возможностями интерфейса: память результатов, фиксация показаний, подключение к компьютеру и др.

Стоит отметить, что лидирующая роль сохраняется за портативными приборами ph метрами в силу их функциональности, удобства и недорогой стоимости.