Καθορισμός του pH

Το pH είναι η αριθμητική αναπαράσταση ισοδύναμου κατά γραμμάριο ανά λίτρο συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου σε οποιοδήποτε διάλυμα. Διαφέρει από 0 έως 14. Είναι η λογαριθμική μέτρηση γραμμομορίων ιόντων υδρογόνου ανά λίτρο διαλύματος. Τα διαλύματα που έχουν τιμή ρΗ μεταξύ 0 και 7 είναι όξινα διαλύματα με μεγάλη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου ενώ διαλύματα με τιμές ρΗ μεταξύ 8 έως 14 είναι βασικά διαλύματα με μικρή συγκέντρωση υδρογόνου. Τα διαλύματα με τιμή ρΗ 7 είναι ουδέτερα διαλύματα. Η μέτρηση του pH δίνει τη μέτρηση της αλκαλικότητας ή της οξύτητας ενός διαλύματος.

Γιατί είναι απαραίτητη η μέτρηση του pH;

Για την παρακολούθηση του επιπέδου pH του αίματος, το οποίο πρέπει να είναι μεταξύ 7,35 και 7,45
Παρακολούθηση του επιπέδου pH του εδάφους για βέλτιστη ανάπτυξη των καλλιεργειών σύμφωνα με τις απαιτήσεις.
Να παρακολουθούμε το pH της βροχής ώστε να μπορούμε να ανιχνεύσουμε τους ρύπους στον αέρα, εάν το νερό της βροχής γίνεται πιο όξινο.
Για την παρακολούθηση του pH πολλών άλλων καθημερινών χρησιμοποιημένων προϊόντων, όπως γάλα, σαμπουάν κ.λπ.

Τρεις τρόποι μέτρησης του pH ενός διαλύματος

Χρησιμοποιώντας μια λωρίδα ένδειξης η οποία όταν τοποθετείται σε διάλυμα, αλλάζει ανάλογα το χρώμα της. Η ταινία αφαιρείται στη συνέχεια και το χρώμα της ταιριάζει με ένα χρώμα στον πίνακα χρωμάτων για να αποφασίσει την αντίστοιχη τιμή pH.
Χρησιμοποιώντας ένα υγρό ένδειξης pH όπου το άγνωστο διάλυμα προστίθεται στο υγρό και το αλλαγμένο χρώμα του υγρού συνδυάζεται με ένα ήδη διαθέσιμο χρώμα στον τροχό χρώματος για να αποφασιστεί η τιμή του pH.
Χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα pH όπου ένας ανιχνευτής μπορεί απλά να εισαχθεί μέσα στο διάλυμα και μπορεί να γίνει ανάγνωση pH.

5 Πλεονεκτήματα της χρήσης του μετρητή pH σε σχέση με άλλες μεθόδους

Δίνουν ακριβέστερες μετρήσεις.
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν εύκολα.
Η ανάγνωση του pH είναι πιο εύκολη συγκριτικά.
Δίνουν ακριβέστερες μετρήσεις καθώς μπορούν να μετρήσουν έως και το 1/100^ουμονάδας pH.
Είναι επαναχρησιμοποιήσιμα.

Αρχή του μετρητή pH ή του αισθητήρα pH

Ο μετρητής pH βασικά βασίζεται στο γεγονός ότι μια διεπαφή δύο υγρών παράγει ηλεκτρικό δυναμικό το οποίο μπορεί να μετρηθεί. Με άλλα λόγια, όταν ένα υγρό μέσα σε ένα περίβλημα από γυαλί τοποθετείται σε ένα διάλυμα διαφορετικό από αυτό το υγρό, υπάρχει ένα ηλεκτροχημικό δυναμικό μεταξύ των δύο υγρών.

Εξαρτήματα αισθητήρα pH

Είναι βασικά ένα ηλεκτρόδιο που αποτελείται από 4 συστατικά:

Ένα ηλεκτρόδιο μέτρησης : Είναι ένας σωλήνας από γυαλί και αποτελείται από ένα λεπτό γυάλινο βολβό συγκολλημένο σε αυτό, γεμάτο με διάλυμα χλωριούχου καλίου γνωστού pH 7. Περιέχει επίσης ένα μπλοκ χλωριούχου αργύρου συνδεδεμένο με ένα στοιχείο αργύρου. Παράγει την τάση που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του pH του άγνωστου διαλύματος.

Ένα ηλεκτρόδιο μέτρησης

“σχηματικό διάγραμμα πυρηνικού σταθμού ”

Ένα ηλεκτρόδιο αναφοράς : Είναι ένας γυάλινος σωλήνας που αποτελείται από ένα διάλυμα χλωριούχου καλίου σε στενή επαφή με ένα μπλοκ χλωριούχου υδραργύρου στο τέλος του χλωριούχου καλίου. Χρησιμοποιείται για την παροχή σταθερής σύνδεσης μηδενικής τάσης για την ολοκλήρωση ολόκληρου του κυκλώματος.

Ένα ηλεκτρόδιο αναφοράς

Ενισχυτής : Είναι μια συσκευή ρύθμισης σήματος και μετατρέπει το σήμα ηλεκτροδίου pH υψηλής αντίστασης σε σήμα χαμηλής σύνθετης αντίστασης. Ενισχύει και σταθεροποιεί το σήμα, καθιστώντας το λιγότερο ευαίσθητο στον ηλεκτρικό θόρυβο.

Ενισχυτής

Πομπός ή αναλυτής : Χρησιμοποιείται για την εμφάνιση του ηλεκτρικού σήματος του αισθητήρα και αποτελείται από έναν αισθητήρα θερμοκρασίας για την αντιστάθμιση της αλλαγής θερμοκρασίας.

Πομπός ή αναλυτής

Λειτουργία αισθητήρα pH:

Λειτουργία αισθητήρα pH

Το ηλεκτρόδιο τοποθετείται μέσα στο ποτήρι γεμάτο με διάλυμα του οποίου το pH πρόκειται να μετρηθεί. Ο γυάλινος βολβός που συγκολλάται στο τέλος του ηλεκτροδίου μέτρησης αποτελείται από ιόντα λιθίου που έχουν προσκολληθεί σε αυτό, το οποίο το καθιστά ενεργό ως ιόν επιλεκτικό φράγμα και επιτρέπει στα ιόντα υδρογόνου από το άγνωστο διάλυμα να μεταναστεύουν μέσω του φράγματος και να αλληλεπιδρά με το γυαλί, ηλεκτροχημικό δυναμικό που σχετίζεται με τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου. ο δυναμικό μέτρησης ηλεκτροδίων έτσι αλλάζει με τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου. Από την άλλη πλευρά, το δυναμικό ηλεκτροδίου αναφοράς δεν αλλάζει με τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου και παρέχει ένα σταθερό δυναμικό έναντι του οποίου συγκρίνεται το ηλεκτρόδιο μέτρησης. Αποτελείται από ένα ουδέτερο διάλυμα που επιτρέπεται να ανταλλάσσει ιόντα με το άγνωστο διάλυμα μέσω ενός πορώδους διαχωριστή, σχηματίζοντας έτσι μια σύνδεση χαμηλής αντίστασης για την ολοκλήρωση ολόκληρου του κυκλώματος. Η δυνητική διαφορά μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων δίνει μια άμεση μέτρηση της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου ή του pH του συστήματος και πρώτα προενισχύεται για να το ενισχύσει και στη συνέχεια δίνεται στο βολτόμετρο.

U = Ε_pH- ΕΙΝΑΙ_αναφ

“κύκλωμα γεννήτριας παλμών χρησιμοποιώντας τρανζίστορ ”

ΕΙΝΑΙ_pH- Δυναμικό τάσης του ηλεκτροδίου μέτρησης

ΕΙΝΑΙ_αναφ- Δυναμικό τάσης ενός ηλεκτροδίου αναφοράς

Το pH υπολογίζεται με βάση την εξίσωση Nernst που δηλώνει ότι η μεταβολή στο συνολικό δυναμικό για κάθε αλλαγή στο pH είναι

U = -kTpH

k- σταθερή, θερμοκρασία T του Boltzmann.

“πώς να ελέγξετε έναν πυκνωτή με ένα πολύμετρο ”

Προφυλάξεις στη μέτρηση του pH:

Το δυναμικό ηλεκτροδίων του ηλεκτροδίου μέτρησης τείνει να ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία, το οποίο μπορεί να επηρεάσει τη μέτρηση του pH. Για το λόγο αυτό, πρέπει να παρέχεται μια τεχνική αντιστάθμισης θερμοκρασίας. Αυτό επιτυγχάνεται είτε με το χέρι, πραγματοποιώντας ξεχωριστή μέτρηση θερμοκρασίας και εισάγετε την τιμή στο μετρητή pH ή χρησιμοποιώντας μια αυτόματη αντιστάθμιση θερμοκρασίας, η οποία αποτελείται από αισθητήρας θερμοκρασίας τροφοδοτείται στο μετρητή pH.
Δεδομένου ότι το γυαλί είναι στην πραγματικότητα ένας κακός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας, το ηλεκτρόδιο μέτρησης παρέχει πραγματικά μια υψηλή αντίσταση σε σύγκριση με εκείνη του ηλεκτροδίου αναφοράς, προκαλώντας μια μεγάλη πτώση τάσης που επηρεάζει τη μέτρηση εξόδου. Μια λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι χρησιμοποιώντας έναν ενισχυμένο μετρητή με υψηλή αντίσταση ή χρησιμοποιώντας μια ρύθμιση μέτρησης τάσης μηδενικής ισορροπίας.
Το υδροφθορικό οξύ δεν πρέπει να χρησιμοποιείται σε κανένα διάλυμα καθώς διαλύει το γυαλί

Σύγχρονοι αισθητήρες pH διαθέσιμοι στην αγορά:

PHE-45P : Μπορεί να μετρήσει το pH στο πλήρες εύρος με ευαισθησία 0,02pH και λειτουργεί στο εύρος θερμοκρασίας από -5 έως + 95⁰C. Αποτελείται από έναν αντισταθμιστή θερμοκρασίας Pt1000 RTD.

PHE-45P

Αισθητήρας pH WQ201 : Μετράται από την Global Water Instrumentation Inc και είναι τοποθετημένα σε 25ft καλώδια θαλάσσιου βαθμού μήκους έως 500 ft, με έξοδο 4-20mA.

Αισθητήρας pH WQ201

Εφαρμογές που περιλαμβάνουν αισθητήρα pH

Έλεγχος pH

Η μέτρηση του pH παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές όπως ο έλεγχος χημικών σε βιομηχανικούς πλυντρίδες, η μέτρηση του διοξειδίου του θείου στα διυλιστήρια ζάχαρης και η βελτιστοποίηση της πήξης στην αποσαφήνιση του νερού. Παρέχει ένα σημείο ελέγχου για την εξουδετέρωση οξέων και βάσεων.

Το σύστημα ελέγχου ρΗ χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του ρΗ του διαλύματος και επίσης ελέγχει την προσθήκη ενός παράγοντα εξουδετέρωσης για τη διατήρηση του διαλύματος σε ένα ουδέτερο καθορισμένο ρΗ. Αποτελείται από αναλυτή pH και δύο ή περισσότερους αισθητήρες pH.

Έλεγχος pH

Τώρα που είχαμε μια βασική γνώση του αισθητήρα pH και της εφαρμογής του στον έλεγχο pH, ενημερώστε μας για ορισμένες άλλες εφαρμογές αυτού του αισθητήρα. Εάν έχετε περαιτέρω απορίες σχετικά με αυτό το θέμα ή στο ηλεκτρικό και ηλεκτρονικά έργα αφήστε τα σχόλια παρακάτω.

Πιστωτικές Φωτογραφίες -