O princípio da medição de pH, dispositivo e tipos de medidores de pH

Para determinar rapidamente o nível de pH (em outras palavras, o nível de acidez) de vários meios, são usados ​​medidores de pH. Água industrial ou potável, solução ácida, salina ou alcalina, sangue, urina e outros fluidos corporais, frutas, vegetais e outros alimentos, medicamentos, etc. — em princípio, tudo pode se tornar o objeto da pesquisa operacional valor de pH.

Medir o PH é essencialmente uma medida da atividade dos íons de hidrogênio em um meio. E até a própria designação pH é traduzida literalmente do latim "pondus Hydrogenii" como "peso de hidrogênio".

Hoje, os medidores de pH são amplamente utilizados em microbiologia e medicina, no tratamento de água e agroquímica, na ciência do solo, na hidroponia, em laboratório e pesquisa de campo, nas indústrias química e alimentícia, na aquarística e em muitos outros lugares.

O medidor de pH moderno permite determinar com precisão e rapidez o valor do pH.Se o pH for 7, o meio é neutro, como água destilada, na qual os íons positivos de hidrogênio H + e os íons negativos de hidróxido OH- são divididos igualmente. Se a acidez for superior a 7, o meio é alcalino. Se o pH for inferior a 7, o meio é ácido.

E embora os químicos sempre tenham sido capazes de determinar a acidez do meio pelo método clássico, usando indicadores, por exemplo, fenolftaleína, em alguns processos é simplesmente necessário quantificar com precisão esse indicador e, às vezes, é necessário monitorar constantemente lo, para providenciar para corrigi-lo. Foi para isso que os medidores de pH foram inventados.

O medidor de pH é na verdade um milivoltímetro eletrônico, pois mede a diferença de potencial entre o sistema eletroquímico de um par de eletrodos e o meio de teste no qual eles são colocados. É verdade que a escala do aparelho é graduada aqui não em milivolts, mas em pH, já que o EMF medido acaba sendo proporcional ao pH.

Dois eletrodos: um indicador de vidro (os oxidantes não têm medo do vidro de borosilicato) e cloreto de prata — um eletrodo de referência adicional. O eletrodo de vidro tem uma resistência muito alta de dezenas de megaohms, e este é apenas o requisito básico — a resistência da sonda não deve ser inferior a 0,1 GΩ. O medidor de pH é calibrado usando soluções tampão de pH conhecido.

Devido ao fato de que o valor EMF é afetado pela temperatura, cada um desses dispositivos de medição possui uma compensação de temperatura para medições em temperaturas diferentes de + 25 ° C.Mas, para obter uma precisão muito alta, é necessário medir com precisão a uma temperatura de + 25 ° C, por isso muitos medidores de pH são equipados com um termômetro embutido, para que você possa acompanhar imediatamente a temperatura do meio em o processo de pesquisa.

O eletrodo de vidro indicador na forma de um tubo com uma bola de parede fina na extremidade, feito de um vidro de borosilicato eletricamente condutor especial, é essencialmente conectado a um circuito elétrico. O movimento de íons H + positivos dentro de tal vidro possibilita seu uso (os cátions dentro do vidro se movem em relação ao poliânion do ácido silícico). Uma suspensão de cloreto de prata em uma solução de ácido clorídrico é despejada no tubo de ensaio, após o que um fio de prata é mergulhado nele - é assim que um eletrodo de cloreto de prata é obtido.

O eletrodo de vidro é abaixado no meio de teste, o circuito elétrico é fechado colocando um eletrodo de referência adicional (pasta de mercúrio-calomelano em solução de cloreto de potássio) nele (através de um interruptor eletrolítico ou diretamente). O cloreto de potássio cria contato entre a porção de mercúrio-calomelano da célula e o meio de teste. Esse eletrodo adicional geralmente é colocado em uma caixa de vidro impermeável a íons H+.

O contato condutivo da solução de cloreto de potássio no eletrodo de referência com a solução de teste é formado por um fio fino ou capilar em uma caixa de vidro. Desta forma, uma célula galvânica é obtida a partir de um eletrodo de referência e um eletrodo de cloreto de prata, e a parte eletrolítica da célula inclui um filme de vidro condutor e um ambiente de teste.

O EMF do sistema de eletrodos é medido com um milivoltímetro, sua escala é graduada em pH.Os elétrons do eletrodo de cloreto de prata são transferidos para o eletrodo de referência sob a ação do EMF medido, que é sempre acompanhado pela transferência de igual número de prótons do interior do eletrodo de vidro para o meio.

Se neste caso tomarmos a concentração de íons de hidrogênio positivos H + na constante do eletrodo de vidro, então o EMF será função da atividade do H +, ou seja, função do pH do meio em estudo.

Modelos modernos de medidores de pH funcionam graças a microprocessadores que realizam compensação de temperatura e resolvem muitas tarefas relacionadas. Quanto mais complexo o dispositivo, mais tarefas ele pode resolver. A classe de precisão dos instrumentos varia de acordo com o modelo, e um medidor de pH adequado pode ser selecionado para diferentes aplicações.

Existem medidores de pH domésticos de bolso, existem medidores profissionais de laboratório, portáteis e industriais estacionários. Alguns medidores de pH medem a concentração de íons no meio, o conteúdo de nitratos, etc., possuem uma memória interna para armazenar os resultados, a capacidade de se comunicar com um computador e a função de ajustar os parâmetros por meio de um loop de feedback.