Cấu tạo và cơ chế hoạt động của máy đo pH
Máy đo pH (độ axit) là dụng cụ đo hoạt độ cộng H trong dung dịch bằng phương pháp đo điện thế. Giá trị được đo bằng máy đo pH là một phương pháp được sử dụng để biểu thị độ pH của dung dịch, được biểu thị bằng logarit âm của nồng độ ion H cộng trong dung dịch, đó là: pH= ー lg[H cộng ].
Máy đo pH mà chúng tôi sử dụng bao gồm hai phần: máy đo điện và điện cực. Trong phép đo thực tế, điện cực được ngâm trong dung dịch cần đo và nồng độ của các ion H+ trong dung dịch được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp mức millivolt, tín hiệu này được đưa vào đồng hồ điện. Đồng hồ điện khuếch đại tín hiệu và chuyển đổi nó thành pH thông qua logarit, sau đó pH được hiển thị bằng thiết bị hiển thị mức millivolt.
Máy đo pH sử dụng điện cực thủy tinh làm điện cực đo và điện cực calomel làm điện cực tham chiếu. Sự thay đổi điện thế của điện cực thủy tinh do sự thay đổi nồng độ của các ion hydro gây ra sự thay đổi điện thế giữa nó và điện cực calomel, điều này sẽ tuân theo công thức (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
Trong công thức:
E- sức điện động, mV;
E0-sức điện động tiêu chuẩn của điện cực, mV;
R một hằng số mol khí;
T-nhiệt độ tuyệt đối tính bằng Kelvin;
F - hằng số Faraday.
Có thể thấy từ công thức (2-6) rằng nhiệt độ cũng là một yếu tố ảnh hưởng quan trọng khi đo pH. Chúng ta nên chú ý đến sự thay đổi nhiệt độ và tính đến nó khi đo. Hiện nay, hầu hết các điện cực pH được sử dụng phổ biến là điện cực composite, có sự kết hợp giữa điện cực thủy tinh và điện cực calomel.
2. Điện cực pH
Điện cực là một phần không thể thiếu của máy đo pH. Phép đo pH được thực hiện bằng pin hóa học bao gồm điện cực đo và điện cực tham chiếu.
(1) Điện cực đo pH còn được gọi là điện cực chỉ thị pH, phản ứng với hoạt động của các ion hydro trong dung dịch và thế điện cực thay đổi theo. Hầu như tất cả các máy đo pH hiện đại đều sử dụng điện cực thủy tinh làm điện cực đo.
(2) Điện cực so sánh (điện cực trơ) không có phản ứng đối với hoạt độ của ion hiđro trong dung dịch. Trong phép đo pH, nó được sử dụng như một nửa ô có điện thế không đổi để tạo thành pin hóa học với điện cực đo pH, cung cấp và duy trì điện thế tham chiếu cố định.
(3) Điện cực composite là điện cực kết hợp giữa điện cực đo pH và điện cực so sánh. Điện cực composite không bị ảnh hưởng bởi các chất oxi hóa và chất khử, tốc độ cân bằng nhanh hơn nên được ứng dụng rộng rãi. Hiện tại, các điện cực này về cơ bản được sử dụng trong phép đo pH. Bất kể điện cực chỉ thị thủy tinh hay điện cực hỗn hợp thủy tinh, chúng đều là điện cực màng mỏng. Điện thế màng có mối quan hệ Nernst với hoạt độ ion hydro trong dung dịch được đo, phản ánh các tính chất độc đáo của điện cực màng mỏng. Các tính chất này bị ảnh hưởng bởi chính điện cực và các điều kiện sử dụng. và có ảnh hưởng đến kết quả đo.
