توضیح پی اچ متر PH متر

pH سنج پتانسیومتری ولتاژ بین دو الکترود را اندازه گیری می کند و نتیجه را تبدیل به مقدار pH مربوطه نشان می دهد. آنها شامل یک تقویت کننده الکترونیکی ساده و یک جفت الکترود یا یک الکترود ترکیبی ، و نوعی نمایشگر کالیبره شده در واحد pH هستند. معمولاً دارای الکترود شیشه ای و الکترود مرجع یا الکترود ترکیبی است. الکترودها یا پروبها در محلول مورد آزمایش قرار می گیرند. [8] طراحی الکترودها بخش اصلی است: اینها سازه هایی مانند میله هستند که معمولاً از شیشه ساخته شده اند ، در قسمت انتهایی یک لامپ حاوی سنسور است. الکترود شیشه ای برای اندازه گیری pH دارای یک لامپ شیشه ای است که به طور خاص برای غلظت یون هیدروژن انتخاب شده است. در غوطه وری در محلول مورد آزمایش ، یونهای هیدروژن موجود در محلول آزمایش برای سایر یونهای دارای بار مثبت روی لامپ شیشه ای ، ایجاد پتانسیل الکتروشیمیایی در لامپ را ایجاد می کنند. تقویت کننده الکترونیکی اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو الکترود تولید شده در اندازه گیری را تشخیص داده و اختلاف پتانسیل را به واحد pH تبدیل می کند. بزرگی پتانسیل الکتروشیمیایی در لامپ شیشه ای به طور خطی با pH مطابق معادله نرنست مرتبط است. الکترود مرجع نسبت به PH متر محلول حساس نیست و از یک هادی فلزی تشکیل شده است که به صفحه نمایش متصل می شود. این هادی در یک محلول الکترولیت ، به طور معمول کلرید پتاسیم ، غوطه ور می شود که از طریق غشای سرامیکی متخلخل با محلول آزمایش در تماس است. [9] صفحه نمایش از یک ولت متر تشکیل شده است که ولتاژ را در واحد pH نمایش می دهد. [9] روی غوطه وری از الکترود شیشه ای و الکترود مرجع در محلول آزمایش ، یک مدار الکتریکی تکمیل می شود ، که در آن اختلاف بالقوه وجود دارد که توسط ولت متر ایجاد و شناسایی می شود. می توان مدار را از نظر عبور عنصر رسانای الكترود مرجع به محلول پتاسیم-كلرید اطراف ، از طریق غشای سرامیك به محلول آزمایش ، شیشه هیدروژن یونی انتخابی الكترود شیشه ای ، به محلول داخل الکترود شیشه ای ، به نقره الکترود شیشه ای ، و در آخر ولت متر دستگاه نمایشگر. [9] ولتاژ از محلول آزمایش تا محلول آزمایش بسته به تفاوت احتمالی ایجاد شده توسط اختلاف غلظت یون هیدروژن در هر طرف غشای شیشه ای بین محلول آزمایش و محلول داخل الکترود شیشه ای متفاوت است. تمام اختلافات احتمالی دیگر در مدار با pH متفاوت نیست و با استفاده از کالیبراسیون اصلاح می شوند. [9] برای سادگی ، بسیاری از کنتورهای pH از یک پروب ترکیبی ، ساخته شده با الکترود شیشه ای و الکترود مرجع موجود در یک کاوشگر واحد استفاده می کنند. شرح مفصل الکترودهای ترکیبی در مقاله در مورد الکترودهای شیشه ای آورده شده است. [10] برای اطمینان از صحت اندازه گیری ، pH متر با محلول های pH شناخته شده ، معمولاً قبل از هر بار ، کالیبره می شود. [11] برای اندازه گیری pH محلول ، از الکترودها به عنوان کاوشگر استفاده می شود که درون محلول های آزمایش قرار می گیرند و در آنجا به اندازه کافی طولانی نگه داشته می شوند تا یون های هیدروژن موجود در محلول آزمایش برای تعادل با یون های موجود در سطح لامپ روی الکترود شیشه ای قرار گیرند. . این تعادل اندازه گیری pH پایدار را فراهم می کند. [12] الکترود pH و طراحی الکترود مرجع جزئیات ساخت و سازه بدست آمده از غشای شیشه ای الکترود pH به عنوان اسرار تجاری توسط تولید کنندگان حفظ می شود. [13]: 125 با این وجود ، جنبه های خاصی از طراحی منتشر می شود. شیشه یک الکترولیت جامد است ، که برای آن یونهای قلیایی فلز می توانند جریان داشته باشند. غشاء و فرآیندهای غشایی حساس به pH معمولاً کروی هستند تا ساخت غشای یکنواخت را ساده کنند. این غشاها تا 0.4 میلی متر ضخامت دارند ، ضخیم تر از طرح های اصلی هستند ، بنابراین باعث می شود پروب ها دوام داشته باشند. این شیشه دارای قابلیت شیمیایی سیلیکات در سطح آن است که محل های اتصال برای یون های قلیایی فلز و یون های هیدروژن را از محلول ها فراهم می کند. این یک ظرفیت تبادل یونی در محدوده 10-6 تا 10-8 mol / cm2 را فراهم می کند. انتخاب یون های هیدروژن (H +) از تعادل بار یونی ، نیاز به حجم در برابر یون های دیگر و تعداد هماهنگی یون های دیگر ناشی می شود. تولیدکنندگان الکترود ترکیباتی را ایجاد کرده اند که به خوبی این عوامل را متعادل می کند ، مهمترین آنها شیشه لیتیوم است. [13]: 113-139 الکترود کلرید نقره بیشتر به عنوان یک الکترود مرجع در pH مترها استفاده می شود ، اگرچه در بعضی از طرح ها از الکترود کالوم اشباع استفاده می شود. الکترود کلرید نقره برای ساخت ساده است و قابلیت تکرارپذیری بالایی را فراهم می کند. الکترود مرجع معمولاً از یک سیم پلاتین تشکیل شده است که با یک ترکیب کلرید نقره / نقره تماس دارد ، که در محلول کلرید پتاسیم غوطه ور است. یک پلاستیک سرامیکی وجود دارد که به عنوان تماس با محلول آزمایش استفاده می شود و ضمن جلوگیری از اختلاط دو راه حل ، مقاومت کمی را ارائه می دهد. توضیح پی اچ متر PH متر