PHметр (также известный как кислотомер) - прибор для точного измерения кислотности и щелочности раствора.Его основной принцип основан на электрохимических эффектах и уравнениях Энштедта, которые преобразуют pH путем измерения электрической силы, создаваемой между электродной системой и измеренным раствором.

　　Принцип измерения ядра: уравнение электродвижущей силы и энергии протоэлемента

Принцип работы PHметр (кислотомер), по сути, использует первичную батарейную систему. Система состоит из двух электродов - индикатора (обычно стеклянного электрода) и эталонного электрода (например, ртутного или серебристо - хлористого серебряного электрода), которые одновременно погружаются в раствор, подлежащий измерению. Ключевая роль эталонного электрода заключается в обеспечении известного и стабильного электродного потенциала в качестве эталона для измерения. Уникальность стеклянных электродов заключается в особой стеклянной пленке, передняя часть которой чувствительна к ионам водорода. Когда он контактирует с раствором, его мембранный потенциал изменяется в ответ на изменения активности ионов водорода в растворе.

Эти два электрода образуют первичную батарею в растворе, которая производит общую электродвижущую силу (E - батарея) является алгебраической суммой потенциала эталонного электрода (E - эталон) и потенциала стеклянного электрода (E - стекло), то есть E - батарея = E - эталон + E - стекло. Соотношение между электродвижущей силой и активностью ионов водорода в растворе соответствует уравнению Энштедта: E = E ₀ + (RT / F) * ln [H⁺]

Среди них E - электродный потенциал, E ₀ - стандартный электродный потенциал, R - газовая константа, T - термодинамическая температура, F - константа Фарадея, [H ⁺] - концентрация ионов водорода. После преобразования уравнения можно получить, при 25°C раствор изменяется на 1 единицу pH, а потенциал электрода соответственно изменяется примерно на 59,16 милливольт. Прецизионный потенциометр (гальванометр) с высоким сопротивлением внутри PHметра отвечает за измерение этой крошечной разности потенциалов и ее усиление, которое в конечном итоге преобразуется непосредственно в отображение показаний pH.

　　Важность температурной компенсации

Значения изменения потенциала в уравнении Энштедта напрямую связаны с температурой (Т). Таким образом, для обеспечения точности измерений при различных температурах современные PHметры оснащены функциями компенсации температуры (например, ручкой компенсации температуры или автоматическим датчиком температурной индукции) для коррекции отклонений измерений, вызванных изменением температуры.

　　Ключевые компоненты приборов и современные разработки

Традиционные измерительные сепараторные электроды в большей степени заменены составными электродами. Композитные электроды объединяют стеклянные индикаторы и эталонные электроды и заполняются насыщенным раствором KCI в качестве внутреннего эталонного раствора, что облегчает их использование. В соответствии с сценариями применения и требованиями к точности, прибор разработал различные типы, в том числе ручку, портативный, лабораторный настольный и высокоточный промышленный онлайн. Уровень точности варьируется от 0,2 до 0001, чем меньше число, тем выше точность.

　　Необходимость калибровки в эксплуатации

Поскольку электродный потенциал медленно меняется со временем, для получения точных результатов перед измерением необходимо откалибровать PHметр, обычно используя двухточечную калибровку. То есть для калибровки « позиционирования» сначала используется стандартный буфер pH = 7, а затем стандартный буфер pH = 4 (для кислого раствора) или pH = 9.18 / 10 (для щелочного раствора) для калибровки « наклона» в зависимости от кислотно - щелочной природы измеренного раствора. Калибровка эффективно устраняет системные ошибки, вызванные асимметричным потенциалом электрода и потенциалом гидравлического соединения.

В целом, PHметр (кислотомер) основан на электрохимических принципах, точно измеряя разность потенциалов электродов, вызванную изменением активности ионов водорода, и преобразуя ее в pH с помощью уравнения Энштедта. Его дизайн умело сочетает в себе химические, физические и электронные технологии, что делает его жизненно важным аналитическим инструментом для научных исследований и промышленности.