| Történelem A folyadékok savasságának elektromos mérésének története 1906-ban kezdődött, amikor Max Cremer folyadék-interfészek (1) (folyadékok és szilárd anyagok közötti kölcsönhatások) tanulmánya során felfedezte, hogy a folyadékok közötti felületet egy vékony üvegbuborék felfújásával és egy folyadék benne és egy másik kívül. Elektromos potenciált hozott létre, amelyet meg lehet mérni. |
Ezt az elgondolást tovább folytatta Fritz Haber (aki feltalálta az ammónia és a műtrágya szintézisét) és Zygmunt Klemsiewicz [2], akik felfedezték, hogy az üveghagymát (amelyet üveg elektródnak neveztek ) fel lehet használni a hidrogén-ion aktivitás mérésére, és hogy ezt követik egy logaritmikus függvény.
Soren Sorensen dán biokémikus 1909-ben feltalálta a pH-skálát.
Mivel az üveg falában az ellenállás nagyon magas, jellemzően 10 és 100 megaohm között, az üveg elektróda feszültségét nem lehetett pontosan mérni, amíg az elektroncsöveket nem találták meg. Később azonban a mezőhatású tranzisztorok (FET) és az integrált áramkörök (IC) feltalálása hőmérséklet-kompenzációval lehetővé tette az üveg elektróda feszültségének pontos mérését. Az egy pH-egység által keltett feszültség (mondjuk pH = 7,00-8,00) általában körülbelül 60 mV (milli volt). A jelenlegi pH-mérők mikroprocesszorokat tartalmaznak, amelyek elvégzik a hőmérséklet és a kalibrálás szükséges korrekcióit. Ennek ellenére a modern pH-mérők még mindig szenvednek a sodródástól (lassú változások), ami miatt gyakran kell kalibrálni őket.
Az üveg kémiai fejlesztéseit úgy is javították, hogy a só- és halogénionok általi szennyezés megállítható legyen. A referenciaelektródot, amely hagyományosan ezüst-kloridot (AgCl) használt, felváltotta a kalomel (higany-klorid, HgCl2 ) elektród, amely higany-kloridot (HgCl) tartalmaz kálium-klorid (KCl) oldatban gélként (mint a zselatin). Az elektródáknak azonban nincs örök élete, és azokat cserélni kell, ha elfogadhatatlanul sodródnak, vagy szokatlan ideig tartanak.
[1] Cremer M (1906): Z. Biol, 47, 562
[2] Haber F és Z Klemensiewicz (1909): Physik Z. Chem., 67, 385
A pH-mérő készülék lényegében az üveg-elektródon belüli ismert folyadék (membrán) és az ismeretlen folyadék között az elektrokémiai potenciált méri. Mivel a vékony üveg izzó elsősorban az agilis és a kis hidrogénionoknak kölcsönhatásba lép az üveggel, az üveg elektróda méri a hidrogén ionok elektro-kémiai potenciálját vagy a hidrogén potenciálját . Az elektromos áramkör teljesítéséhez referencia-elektródra is szükség van. Vegye figyelembe, hogy a műszer nem mér egy áramot, hanem csak egy elektromos feszültséget, mégis kis ionszivárgásra van szükség a referencia-elektródról, amely vezető hídot képez az üveg elektródához. Ezért a pH-mérőt nem szabad használni alacsony vezetőképességű folyékony folyadékokban (így a kis tartályok belsejében történő mérés előnyösebb).
 A pH-mérő méri a referenciaelektród higany-kloridja és a kálium-klorid-folyadék, az ismeretlen folyadék, az üveg-elektródon belüli oldat és az ezen elektród közötti potenciált (az óramutató járásával megegyező irányba mutatva a mérőórától függően). az ezüst elektróda. De csak az ismeretlen folyadék és az üveg-elektródon belüli oldat közötti potenciál változik mintáról mintára. Tehát az összes többi potenciál kalibrálható az egyenletből. |
A kalomeli referencia-elektróda üvegcsőből áll, amely kálium-klorid (KCl) elektrolitot tartalmaz, és amely szorosan érintkezésbe kerül a higany-klorid elemmel a KCL elem végén. Ez egy törékeny szerkezet, amelyet egy porózus kerámia vagy hasonló anyagból készült folyékony csatlakozóhegy csatlakoztat. Ezt a fajta elektródot nem könnyen mérgezik nehézfémek és nátrium.
Az üveg elektróda egy erős üvegcsőből áll, amelynek vékony üveggel van hegesztve. Belül egy ismert kálium-klorid (KCl) oldat, amely 7,0-os pufferolással rendelkezik. Az ezüst-elektróda ezüst-klorid-hegygel érintkezésbe lép a belső oldattal. Az elektronikus interferencia minimalizálása érdekében a szondát egy fóliapajzs árnyékolja, amelyet gyakran az üveg elektródán találnak.
A legtöbb modern pH-mérőnek van egy termisztoros hőmérséklet-érzékelője is, amely lehetővé teszi az automatikus hőmérsékletszabályozást, mivel a pH-érték kissé változik a hőmérséklettől függően.
| A víz a Föld legfontosabb és csodálatos anyaga. HOH molekulái bumerang alakúak, az O-vég kissé negatív és a H2 + vég kissé pozitív töltésű. Ezeket a feltöltött bumerángokat vonzza egymáshoz, és kohéziós szigeteket képez, így a víz folyadékot képez olyan hőmérsékleten, ahol az élet virágzik, míg valójában nagyon illékony gáznak kellett lennie, mint amilyen a hidrogén-szulfid (H2S), amelynek molekulatömege majdnem kétszeres. A Föld felszínén a víz szilárd (jég), folyékony (víz) és gáznemű (gőz vagy vízgőz) formájában fordul elő. Hideg területeken mind a három fázis együtt létezik. A víz egyedülálló abban is, hogy egyaránt savas (H + -ionokkal) és lúgos (OH-ionokkal). Tehát egyszerre savas és lúgos (lúgos) is, szigorúan semleges lesz, mivel a H + -ionok száma megegyezik az OH-ionok számával. Erős kohéziója miatt csak kevés vízmolekulák disszociálódnak (osztódnak) alkotó ionjaikban: hidrogénionok (H +) és hidroxilionok (OH-). A vegyészek ragaszkodnának ahhoz, hogy a H + -ionok valóban H3O + -ionok vagy hidrónium-ionok. Tudva, hogy egy mol mol víz 18 gramm (1 + 1 + 16) tömegű, ami megegyezik 18 ml-vel, és hogy ez a mennyiség nagyon sok molekulát tartalmaz [1], csupán 0,1 millió (10 -7 ) mol eloszlik egy literben víz (pH = 7). [2] Az üveg-elektróda belseje és a külső közötti potenciális különbséget az üveg oldalán lévő szilícium-oxidok okozzák: Az ion egyensúly kialakulását követően az üvegfal és az oldat közötti potenciálkülönbséget az alábbi egyenlet adja meg: Annak ellenére, hogy a modern pH-üveg elektródák jelentős javulást tapasztaltak, még mindig nem kedvelik egyes olyan anyagokat, amelyekben alacsony a H + -ionok tartalma, mint például alkáli-hidroxidok (NaOH és KOH), tiszta desztillált víz, maratási anyagok, mint például a fluorid, adszorbeáló anyagok, mint a nehézfémek és fehérjék. A legtöbb modern pH-mérő beépített hőmérséklet-érzékelővel rendelkezik, amely automatikusan korrigálja a hőmérsékleti eltérést, és olyan értékeket ad, mintha ezeket 25 ºC-os standard hőmérsékleten vették volna. A leolvasást nem befolyásolja a pH = 7,00, de ezen kívül 0,003 / ºC. Így a 5 ° C-on (20 ° C-on 25 ° C-tól) vett pH-t, amely 4,00-ot mutat, 0,003 x 20 x 3,00 = 0,18 értékkel lefelé kell korrigálni. Hasonlóképpen a 10,00-os pH-értéket felfelé kell korrigálni ezzel az összeggel. |
A pH-mérő gondozása a használt elektróda típusától függ. Tanulmányozza a gyártó ajánlásait. Gyakori használat esetén az elektródát nedvességben kell tartani, mivel a száraz elektróda hidratálása hosszú időt vesz igénybe, a jel eltolódásával együtt. A modern pH-mérők azonban nem veszik figyelembe az elektródáik kiszáradását, feltéve, hogy csapvízben vagy kálium-kloridban alaposan öblítették őket. Ha tengeri vizet mérnek, a pH-mérő nedves maradhat a tengervízzel. Ugyanakkor hosszabb ideig ajánlott kálium-klorid-oldattal nedvesíteni, ha pH = 4 vagy a pH = 4,01 savas kalibrációs puffer. A pH-mérők nem szeretik desztillált vízben hagyni.
Vegye figyelembe, hogy egy savas oldatban nedvesen tartott pH-szonda befolyásolhatja az eredményeket, ha nem öblítik meg, mielőtt a teszt ampullába helyezné. Ne felejtse el, hogy a pH = 4 folyadék 10.000 darab hidrogéniont tartalmaz, mint a pH = 8. Így egy csepp pH = 4 értékű injekciós üvegben 400 csepp pH = 8 érték mérése valóban felborítja a méréseket! Ne feledje azt sem, hogy a kalibráló oldatok olyan kémiai pufferekből állnak, amelyek „megpróbálják” állandóan tartani a pH-értéket, tehát a teszt ampulla pufferral való szennyeződése valóban súlyos.
[1] Az Avogadro állandója 602 213 670 000 000 000 000 000 (602 214 milliárd trillió) vagy 6,02 E23, az Amedeo Avogadro tiszteletére nevezték el. Egy kémiai anyag mol egy ilyen molekulát tartalmaz. Amedeo Avogadro (1776-1856) olasz fizikus volt. 1811-ben javasolta híres hipotézisét, amelyet ma Avogadro törvényének hívnak. A törvény kimondta, hogy azonos hőmérsékleten és nyomáson az összes gáz azonos térfogatú molekulákat tartalmaz. Az Avogadro megkülönböztette az atomot és a molekulát is, és lehetővé tette az atomtömeg helyes táblázatának meghatározását.
[2] A Seafriends webhelyen gyakran használjuk az exponenciális E jelölést, úgy, hogy a 2.34E-4 2,34 x 10 -4 .
| 0 | 5% kénsav, H2SO4, akkumulátorsav. |
| 1 | 0,1 N sósav, sósav (1.1) |
| 2 | Citromlé. Ecet (2.4-3.4) |
| 3 | bor (3.5-3.7) |
| 4 | Narancslé. Almalé (3.8.) Sör. Paradicsom. |
| 5 | Túró. Fekete kávé. Esővíz 5.6. |
| 6 | Tej. Hal (6,7-7). csirke (6,4-6,6). |
| 7 | Semleges: azonos számú hidrogén- és hidroxil-ion. Vér (7,3-7,4). Desztillált víz, CO2 nélkül, forrás után. |
| 8 | Tengeri víz (8.1.) Tojásfehérje. |
| 9 | Bórax. szódabikarbóna. |
| 10 | Magnéziumtej, magnézium-hidroxid Mg (OH) 2. |
| 11 | Háztartási ammónia |
| 12 | Fényképészeti fejlesztő, háztartási fehérítő |
| 13 | Sütő tisztító |
| 14 | Nátrium-lúg NaOH, 1 mol / liter. |
