pH 측정 원리, 장치 및 pH 측정기 유형
다양한 매체의 pH 수준(즉, 산도 수준)을 신속하게 결정하기 위해 pH 미터가 사용됩니다. 공업용수 또는 음용수, 산, 염 또는 알칼리 용액, 혈액, 소변 및 기타 체액, 과일, 채소 및 기타 식품, 의약품 등 — 원칙적으로 모든 것이 운영 연구 pH 값의 대상이 될 수 있습니다.
PH 측정은 본질적으로 매체에서 수소 이온의 활동을 측정하는 것입니다. 그리고 pH라는 명칭 자체도 문자 그대로 라틴어 "pondus Hydrogenii"에서 "수소의 무게"로 번역됩니다.
오늘날 pH 미터는 미생물학 및 의학, 수처리 및 농화학, 토양 과학, 수경 재배, 실험실 및 현장 연구, 화학 및 식품 산업, 수족관 및 기타 여러 곳에서 널리 사용됩니다.
최신 pH 미터를 사용하면 pH 값을 정확하고 빠르게 결정할 수 있습니다.pH가 7이면 매체는 증류수와 같이 중성이고 수소 양이온 H+와 수산화 음이온 OH-가 균등하게 나누어진다. 산도가 7 이상이면 매체는 알칼리성입니다. pH가 7 미만이면 배지가 산성입니다.
그리고 화학자들은 항상 페놀프탈레인과 같은 지표를 사용하여 고전적인 방법으로 매체의 산도를 결정할 수 있었지만 일부 공정에서는 단순히 이 지표를 정확하게 정량화하는 것이 필요하며 때로는 지속적으로 모니터링해야 합니다. 그것을 수정하기 위해 준비하십시오. 이것이 바로 pH 미터가 발명된 이유입니다.
pH 미터는 한 쌍의 전극과 전극이 배치된 테스트 매질의 전기화학 시스템에 걸친 전위차를 측정하기 때문에 실제로는 전자 밀리볼트미터입니다. 측정된 EMF가 pH에 비례하는 것으로 밝혀졌기 때문에 여기에서 장치의 눈금이 밀리볼트가 아니라 pH로 눈금이 매겨진 것은 사실입니다.
두 개의 전극: 유리 표시기(산화제는 붕규산 유리를 두려워하지 않음) 및 염화은 - 추가 기준 전극. 유리 전극은 수십 메그옴의 매우 높은 저항을 가지며 이는 기본 요구 사항일 뿐입니다. 프로브 저항은 0.1GΩ 이상이어야 합니다. pH 측정기는 알려진 pH의 완충 용액을 사용하여 보정됩니다.
EMF 값이 온도의 영향을 받기 때문에 이러한 각 측정 장치에는 + 25 ° C 이외의 온도에서 측정할 때 온도 보상 기능이 있습니다.그러나 매우 높은 정확도를 달성하려면 + 25 ° C의 온도에서 정확하게 측정해야 하므로 많은 pH 미터에 온도계가 내장되어 있어 매체의 온도를 즉시 추적할 수 있습니다. 연구의 과정.
특수 전기 전도성 붕규산 유리로 만들어진 끝 부분에 벽이 얇은 볼이 있는 튜브 형태의 표시기 유리 전극은 본질적으로 전기 회로에 연결됩니다. 이러한 유리 내부의 양이온 H + 이온의 움직임으로 인해 유리를 사용할 수 있습니다 (유리 내부의 양이온은 규산의 다중 음이온에 대해 상대적으로 이동). 염산 용액에 염화은 현탁액을 시험관에 부은 다음 은색 와이어를 담그십시오. 이것이 염화은 전극을 얻는 방법입니다.
유리 전극을 테스트 매체로 낮추고 추가 기준 전극(염화칼륨 용액의 수은 칼로멜 페이스트)을 전기 회로에 배치하여 전기 회로를 닫습니다(전해 스위치를 통해 또는 직접). 염화칼륨은 셀의 수은-칼로멜 부분과 테스트 배지 사이에 접촉을 만듭니다. 이 추가 전극은 일반적으로 H + 이온이 침투할 수 없는 유리 케이스에 배치됩니다.
기준전극의 염화칼륨 용액과 시험용액의 전도성 접촉은 유리 케이스 내의 가는 실 또는 모세관에 의해 형성되며, 이와 같이 기준전극과 염화은 전극으로부터 갈바닉 전지를 얻고, 셀의 전해질 부분은 전도성 유리 필름과 테스트 환경을 포함합니다.
전극 시스템의 EMF는 밀리볼트미터로 측정되며 그 척도는 pH로 눈금이 매겨집니다.염화은 전극의 전자는 측정된 EMF의 작용에 따라 기준 전극으로 전달되며, 이는 항상 동일한 수의 양성자가 유리 전극 내부에서 매질로 전달되는 것을 동반합니다.
이 경우 유리 전극의 상수에서 양이온 H +의 농도를 취하면 EMF는 H + 활동의 함수, 즉 연구중인 매체의 pH 함수가됩니다.
최신 pH 측정기 모델은 온도 보상을 수행하고 많은 관련 작업을 해결하는 마이크로프로세서 덕분에 작동합니다. 장치가 복잡할수록 더 많은 작업을 해결할 수 있습니다. 기기의 정확도 등급은 모델에 따라 다르며 다양한 용도에 적합한 pH 미터를 선택할 수 있습니다.
휴대용 가정용 pH 측정기가 있고 전문 실험실, 휴대용 및 산업용 고정 측정기가 있습니다. 일부 pH 측정기는 매체의 이온 농도, 질산염 함량 등을 측정하며 결과를 저장하는 내장 메모리, 컴퓨터와 통신하는 기능 및 피드백 루프를 통해 매개 변수를 조정하는 기능이 있습니다.