Prinzip und Aufbau des pH-Meters
1. pH-Meter
Ein pH-Meter (Säuremeter) ist ein Gerät zum Bestimmen der Aktivität von H+ in einer Lösung mit der potentiometrischen Methode. Ein pH-Meter misst den Wert, der den Säuregrad oder die Alkalität einer Lösung anhand des negativen Logarithmus der Konzentration von H+-Ionen in der Lösung angibt, d. h. pH=ーlg[H+].
Das von uns verwendete pH-Meter besteht aus zwei Teilen: dem Messgerät und der Elektrode. Bei der eigentlichen Messung wird die Elektrode in die zu messende Lösung eingetaucht, die Konzentration der H + -Ionen in der Lösung wird in ein Millivolt-Spannungssignal umgewandelt, das in das Messgerät eingegeben wird. Das Messgerät verstärkt das Signal und wandelt es nach logarithmischer Umwandlung in den pH-Wert um. Anschließend zeigt das Messgerät auf Millivolt-Niveau den pH-Wert an.
Das pH-Meter verwendet eine Glaselektrode als Messelektrode und eine Kalomelelektrode als Referenzelektrode. Änderungen der Wasserstoffionenkonzentration, die durch Änderungen des Glaselektrodenpotentials verursacht werden, was zu Änderungen des Potentials zwischen ihrer Elektrode und der Kalomelelektrode führt, sollten mit der Formel (2-6) übereinstimmen.
E=E0-2.3026RT/F............(2-6)
In der Formel:
E ein elektrisches Potenzial, mV;
E0 ein elektrisches Standardpotential der Elektrode, mV;
R eine molare Gaskonstante ist;
T eine Kelvin absolute Temperatur;
F eine Faraday-Konstante.
Aus der Formel (2-6) ist ersichtlich, dass die Temperatur bei der Messung des pH-Werts ebenfalls ein wichtiger Faktor ist. Bei der Messung muss auf Temperaturänderungen geachtet und diese berücksichtigt werden. Die derzeit verwendeten pH-Elektroden sind Verbundelektroden, Glaselektroden wurden mit Kalomelelektroden kombiniert.
2.pH-Elektrode
Die Elektrode ist ein unverzichtbarer Bestandteil des pH-Meters. Die pH-Messung erfolgt über Messelektroden, die Referenzelektroden bestehen aus einer chemischen Batterie und sind vervollständigen das Ganze.
(1) pH-Messelektrode, auch als pH-Indikatorelektrode bekannt. Die Wasserstoffionenaktivität in der Lösung reagiert, das Elektrodenpotential ändert sich. Fast alle modernen pH-Meter verwenden Glaselektroden als Messelektrode.
(2) Referenzelektrode (inerte Elektrode), reagiert nicht auf die Wasserstoffionenaktivität in der Lösung. Bei der pH-Messung bildet sie als Konstantpotential-Halbzelle und pH-Messelektrode eine chemische Zelle, um ein festes Referenzpotential bereitzustellen und aufrechtzuerhalten.
(3) Eine Verbundelektrode ist eine Kombination aus einer pH-Messelektrode und einer Referenzelektrode. Verbundelektroden werden nicht durch oxidierende und reduzierende Substanzen beeinflusst, gleichen sich schneller aus und werden häufiger verwendet. Solche Elektroden werden im Wesentlichen zur Messung des pH-Werts verwendet. Unabhängig davon, ob es sich um eine Glasindikatorelektrode oder eine Glasverbundelektrode handelt, handelt es sich um eine Filmelektrode. Das Filmpotential und die gemessene Wasserstoffionenaktivität in der Lösung stehen in einer Energie-Starter-Beziehung, die die einzigartige Leistung der Filmelektrode widerspiegelt. Diese Eigenschaften werden durch die Elektrode selbst und die Verwendungsbedingungen beeinflusst und beeinflussen die Ergebnisse der Messung.
