Nguyên lý và thành phần cấu tạo của máy đo pH
1. Máy đo pH
Máy đo độ pH (độ axit) là công cụ xác định hoạt độ của H+ trong dung dịch bằng phương pháp đo điện thế. Máy đo pH đo giá trị dùng để biểu thị độ axit hoặc độ kiềm của dung dịch theo logarit âm của nồng độ ion H+ trong dung dịch, tức là pH=ーlg[H+].
Máy đo pH chúng tôi sử dụng bao gồm hai phần: máy đo và điện cực. Trong phép đo thực tế, điện cực được nhúng vào dung dịch cần đo, nồng độ ion H+ trong dung dịch được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp milivolt, đầu vào của máy đo. Máy đo sẽ khuếch đại tín hiệu và sau khi chuyển đổi logarit thành pH, sau đó bằng máy đo mức millivolt hiển thị độ pH.
Máy đo pH sử dụng điện cực thủy tinh làm điện cực đo và điện cực calomel làm điện cực tham chiếu. Những thay đổi về nồng độ ion hydro gây ra bởi những thay đổi về điện thế điện cực thủy tinh, dẫn đến những thay đổi về điện thế giữa điện cực của nó và điện cực calomel, phải phù hợp với công thức (2-6)
E=E0-2.3026RT/F............(2-6)
Trong công thức:
E là điện thế, mV;
E0 điện thế chuẩn điện cực, mV;
R là hằng số khí mol;
T nhiệt độ tuyệt đối Kelvin;
F là hằng số Faraday.
Từ công thức (2-6) có thể thấy trong phép đo độ pH, nhiệt độ cũng là một yếu tố quan trọng, trong phép đo cần chú ý đến sự thay đổi nhiệt độ và tính đến nó. Hiện nay các điện cực pH được sử dụng làm điện cực composite, điện cực thủy tinh đã được kết hợp cùng với điện cực calomel.
Điện cực 2.pH
Điện cực là một phần không thể thiếu trong thành phần của máy đo pH. Đo pH được thực hiện thông qua việc đo các điện cực, điện cực tham chiếu gồm một pin hóa học để hoàn thành.
(1) Điện cực đo pH hay còn gọi là điện cực chỉ thị pH, hoạt động của ion hydro trong dung dịch có phản ứng, điện thế điện cực thay đổi. Hầu như tất cả các máy đo pH hiện đại đều sử dụng điện cực thủy tinh làm điện cực đo.
(2) Điện cực tham chiếu (điện cực trơ), không phản ứng với hoạt động của ion hydro trong dung dịch. Trong phép đo pH, nó giống như một điện cực bán cell có điện thế không đổi và điện cực đo pH tạo thành một pin hóa học, để cung cấp và duy trì điện thế tham chiếu cố định.
(3) Điện cực composite là sự kết hợp giữa điện cực đo pH và điện cực tham chiếu. Điện cực composite không bị ảnh hưởng bởi các chất oxy hóa, khử, cân bằng nhanh hơn, được sử dụng rộng rãi hơn, các máy đo pH hiện nay về cơ bản là những điện cực như vậy. Cho dù điện cực chỉ thị thủy tinh hay điện cực tổng hợp thủy tinh, là điện cực màng, thì điện thế màng và hoạt độ ion hydro đo được trong dung dịch là mối quan hệ khởi động năng lượng, phản ánh hiệu suất độc đáo của điện cực màng, các đặc tính này của chính điện cực và việc sử dụng các điều kiện tác động và kết quả của vai trò của phép đo.
