| Ajalugu Vedelike happesuse mõõtmise ajalugu algas 1906. aastal, kui Max Cremer avastas vedelike liideste [1] (vedelike ja tahkete ainete vastastikmõju) uuringutes, et vedelike vahelist liidest saab uurida õhukese klaasimulli puhumisega ja selle asetamisega. vedelik selle sees ja teine väljaspool. See lõi elektripotentsiaali, mida sai mõõta. |
Seda ideed võtsid edasi Fritz Haber (kes leiutas ammoniaagi ja kunstliku väetise sünteesi) ja Zygmunt Klemsiewicz [2], kes avastasid, et klaasist pirni (mida ta nimetas klaaselektroodiks ) võib kasutada vesinikuioonide aktiivsuse mõõtmiseks ja et sellele järgnes logaritmiline funktsioon.
Seejärel leiutas Taani biokeemik Soren Sorensen 1909. aastal pH skaala.
Kuna takistus klaasi seinas on väga kõrge, tavaliselt vahemikus 10 kuni 100 megaohmi, ei saanud klaasielektroodi pinget enne elektrontorude leiutamist täpselt mõõta. Hiljem võimaldas temperatuuri kompenseerimisega väljatransistoride (FET) ja integraallülituste (IC) leiutamine klaasielektroodi pinget täpselt mõõta. Ühe pH-ühiku tekitatud pinge (ütleme, et pH = 7,00 kuni 8,00) on tavaliselt umbes 60 mV (millivolti). Praegused pH-meetrid sisaldavad mikroprotsessoreid, mis teevad temperatuuri ja kalibreerimiseks vajalikud parandused. Isegi nii kannatavad tänapäevased pH-meetrid triivimise (aeglaste muutuste) all, mistõttu on vaja neid sageli kalibreerida.
Klaasi keemias on tehtud ka parandusi, nii et soola- ja halogeenioonide reostuse saaks peatada. Võrdluselektroodi, milles traditsiooniliselt kasutati hõbekloriidi (AgCl), on asendanud kalomeli (elavhõbekloriid, HgCl2) elektrood, mis kasutab elavhõbekloriidi (HgCl) kaaliumkloriidi (KCl) lahuses geelina (nagu želatiin). Kuid elektroodidel pole igavest elu ja need tuleb asendada, kui nad triivivad lubamatult või kui nende paigaldamine võtab ebatavaliselt kaua aega.
[1] Cremer M (1906): Z. Biol, 47, 562
[2] Haber F ja Z Klemensiewicz (1909): Z. Physik. Chem., 67, 385
PH-meeter mõõdab põhiliselt elektrokeemilist potentsiaali teadaoleva vedeliku vahel klaaselektroodis (membraan) ja tundmatu vedeliku vahel väljaspool. Kuna õhuke klaaspirn võimaldab peamiselt agiilsetel ja väikestel vesinikioonidel suhelda klaasiga, mõõdab klaasielektrood vesinikioonide elektrokeemilist või vesiniku potentsiaali . Elektriahela lõpuleviimiseks on vaja ka tugielektroodi. Pange tähele, et seade ei mõõda voolu, vaid ainult elektrilist pinget, kuid siiski on vaja väikest ioonide leket võrdluselektroodilt, moodustades klaaselektroodile juhtiv silla. Seega ei tohi pH-meetrit kasutada madala juhtivusega liikuvates vedelikes (seega on eelistatav mõõta väikestes mahutites).
 PH-meeter mõõdab võrdluselektroodi elavhõbekloriidi ja selle kaaliumkloriidivedeliku, tundmatu vedeliku, klaasielektroodis oleva lahuse ja selle lahuse vahelist potentsiaalset elektrilist potentsiaali (järgige arvesti joonist kellaosuti järgi). hõbe-elektrood. Kuid proovidest proovide vahel muutub ainult potentsiaal tundmatu vedeliku ja klaas-elektroodis oleva lahuse vahel. Seega saab kõik muud potentsiaalid võrrandist välja kalibreerida. |
Kalomeli võrdluselektrood koosneb klaasist torust, milles on kaaliumkloriidi (KCl) elektrolüüt, mis on KCL elemendi lõpus tihedas kontaktis elavhõbekloriidielemendiga. See on habras konstruktsioon, mida ühendab poorsest keraamilisest või muust sarnasest materjalist vedel ristmik. Seda elektroodi ei saa raskemetallide ja naatriumi poolt kergesti mürgitada.
Klaaselektrood koosneb tugevast klaasist torust, mille külge on keevitatud õhuke klaasipirn. Sees on teada olev kaaliumkloriidi (KCl) lahus, mida puhverdatakse pH 7,0 juures. Hõbedakloriidi otsaga elektrood võtab kontakti siselahusega. Elektrooniliste häirete minimeerimiseks on sond varjatud kilekaitsega, mida sageli leidub klaasielektroodi sees.
Enamikel tänapäevastel pH-meetritel on ka termistori temperatuurisond, mis võimaldab temperatuuri automaatset korrigeerimist, kuna pH varieerub temperatuurist mõnevõrra.
| Vesi on Maa kõige olulisem ja imelisem aine. Selle molekulid HOH moodustavad bumerangi kuju, mille O-ots on veidi negatiivne ja H2 + ots on veidi positiivselt laetud. Need laetud bumerangid tõmbuvad üksteise külge, moodustades ühtekuuluvuse saared, nii et vesi moodustab vedeliku temperatuuridel, kus elu õitseb, samas kui see oleks pidanud olema väga lenduv gaas nagu vesiniksulfiid (H2S), mille molekulmass on peaaegu kaks korda suurem. Maa pinnal esineb vesi tahkel kujul (jää), vedelal kujul (vesi) ja gaasilisel kujul (aur või veeaur). Külmades piirkondades eksisteerivad kõik kolm faasi koos. Vesi on ainulaadne ka selle poolest, et see on nii hape (H + ioonidega) kui ka leelis (koos OH-ioonidega). Seega on see samaaegselt nii happeline kui ka aluseline (aluseline), põhjustades selle rangelt neutraalse, kuna H + ioonide arv võrdub OH-ioonide arvuga. Tugeva ühtekuuluvuse tõttu dissotsieeruvad (lõhenevad) ainult üksikud veemolekulid nende ioonides: vesinikioonid (H +) ja hüdroksüülioonid (OH-). Keemikud rõhutavad, et H + ioonid on tõesti H3O + või hüdrooniumiioonid. Teades, et üks vee mool kaalub 18 grammi (1 + 1 + 16), mis võrdub 18 ml, ja et see kogus sisaldab väga suurt hulka molekule [1], eraldub ühes liitris ainult 0,1 miljonit ( 10–7 ) mooli. vett (pH = 7). [2] Klaasi elektroodi sisekülje ja väliskülje potentsiaalse erinevuse põhjustavad klaasi küljes olevad räni oksiidid: Kui ioonne tasakaal on kindlaks tehtud, arvutatakse klaasseina ja lahuse potentsiaalse erinevuse järgi järgmine valem: Ehkki tänapäevastes pH-klaasielektroodides on tehtud suuri parandusi, ei meeldi neile siiski mõned H + ioonide sisaldusega ained, näiteks leeliselised hüdroksiidid (NaOH ja KOH), puhas destilleeritud vesi, söövitusained nagu fluoriid, adsorbeerivad ained nagu raskmetallid ja valgud. Enamikel kaasaegsetel pH-meetritel on sisseehitatud temperatuuriandurid, mis korrigeerivad temperatuuri hälvet automaatselt, andes väärtusi, nagu oleks need võetud temperatuuril 25 ºC. Temperatuur pH = 7,00 juures ei mõjuta näitu, kuid väljaspool seda 0,003 ° C kohta. Seega tuleb pH-ni 5 ° C juures (20 ° C-st 25 ° C juurest), mis näitab 4,00, korrigeerida allapoole 0,003 x 20 x 3,00 = 0,18. Samuti tuleb selle väärtuse võrra ülespoole korrigeerida pH väärtust 10,00. |
PH-meetri eest hoolitsemine sõltub kasutatavate elektroodide tüüpidest. Uurige tootja soovitusi. Sagedasel kasutamisel on parem hoida elektrood niiskena, kuna kuiva elektroodi niisutamine võtab kaua aega, millega kaasneb signaali triiv. Kaasaegsed pH-meetrid ei pane nende elektroode kuivama, kui neid on põhjalikult loputatud kraanivees või kaaliumkloriidis. Ekspeditsioonil merevett mõõtes võib pH-meetri jätta mereveega niiskeks. Pikaajaliselt on soovitatav seda niisutada kaaliumkloriidi lahusega, mille pH = 4 või happeline kalibreerimispuhver on pH = 4,01. pH-meetritele ei meeldi, et neid lastakse destilleeritud vette.
Pange tähele, et happelises lahuses niiskena hoitav pH-proov võib tulemusi mõjutada, kui seda enne testviaali sisestamist ei loputa. Pidage meeles, et vedelikul, mille pH = 4, on 10 000 rohkem vesinikuioone kui vedelal, mille pH = 8. Seega, üks tilk pH = 4 viaalis, mis mõõdab 400 tilka pH = 8, hävitab tõesti mõõtmised! Pidage meeles ka seda, et kalibreerimislahused koosnevad keemilistest puhvritest, mis „proovivad” hoida pH taset konstantsena, seega on teie prooviviaal puhvriga saastumine tõsine.
[1] Avogadro konstant on 602 213 670 000 000 000 000 000 (602 214 miljardit triljonit) ehk 6,02 E23, mis on nimetatud Amedeo Avogadro auks. Üks mool keemilist ainet sisaldab seda arvu molekule. Amedeo Avogadro (1776-1856) oli itaalia füüsik. Ta esitas 1811. aastal oma kuulsa hüpoteesi, mida nüüd nimetatakse Avogadro seaduseks. Seadus sätestas, et võrdsed kogused kõiki gaase samal temperatuuril ja rõhul sisaldavad sama arvu molekule. Samuti eristas Avogadro aatomit ja molekuli ning võimaldas määrata aatommasside õige tabeli.
[2] Veebisaidil Seafriends kasutame sageli eksponentsiaalset tähist E, näiteks 2,34E-4 tähendab 2,34 x 10 -4 .
| 0 | 5% väävelhape, H2SO4, akuhape. |
| 1 | 0,1 N HCl, soolhape (1.1) |
| 2 | Sidrunimahl. Äädikas (2.4-3.4) |
| 3 | vein (3,5-3,7) |
| 4 | Apelsinimahl. Õunamahl (3.8). Õlu. Tomatid. |
| 5 | Kodujuust. Must kohv. Vihmavesi 5.6. |
| 6 | Piim. Kalad (6,7-7). kana (6,4-6,6). |
| 7 | Neutraalne: võrdne arv vesiniku- ja hüdroksüülioone. Veri (7,3-7,4). Pärast keetmist destilleeritud vesi ilma süsinikdioksiidita. |
| 8 | Merevesi (8.1). Munavalge. |
| 9 | Borax. söögisooda. |
| 10 | Magneesiumoksiidi piim, magneesiumhüdroksiid Mg (OH) 2. |
| 11 | Kodumajapidamises kasutatav ammoniaak |
| 12 | Fotoarendaja, majapidamisvalgend |
| 13 | Ahi puhtam |
| 14 | Naatriumleel NaOH, 1 mol / l. |
