рН-метр: призначення та принцип роботи
pH-метр – це прилад, призначення якого полягає в вимірюванні водневих показників різних матеріалів. До нього звертаються, якщо потрібно дізнатися показник pH (кислотність), який характеризує ступінь активності іонів водню в кислотних, сольових і лужних, зокрема висококонцентрованих, розчинах, H2O (питній, акваріумній, технічній), агресивних середовищах, ґрунті, біосередовищах і рідинах людського організму, сировинних джерелах і готових продуктах харчопрому, конструктах довкілля і системах виробництв, що безперервно контролюють технологічні нюанси. Є такі напрямки і процеси, де без pH-метра просто не обійтися. Це зокрема апаратне спостереження за pH розчинів роз’єднання U і Pu, де вимоги до адекватних показів техніки без її калібрування дуже високі.
Вимірювання за допомогою рН-метра видають в розпорядження оператора показник рН. Якщо він у підсумку дорівнює 7, це означає, що середовище нейтральне, що кількість іонів Н+ і ОН- однакова (характерно, наприклад, дистильованій воді), якщо більше 7 – лужне, менше 7 – кисле.
Взагалі кислотність можна визначати і контролювати за допомогою колірних індикаторів: на допомогу ніколи не проти прийти, наприклад, фенолфталеїн. Але якщо потрібно дізнатися точну цифру стосовно цього параметра, щоб постійно стежити і при необхідності коригувати стан середовища, без рН-метра нікуди.
Принцип роботи
Прилади, що розглядаються, функціонують на основі вимірів різниці потенціалів – електрорушійної сили в електрохімічній системі, яку формують 2 електроди й міжелектродне середовище. ЕРС (так називається ця система скорочено) відповідає величині рН.
Як виглядає рН-метр? По суті, це вольтметр, який адаптований до виконання певного завдання. Позначки на шкалі – не у вольтах, а в величинах рН. Один з електродів (основний) виконаний з електропровідного боросилікатного скла, має форму трубки, комплектується на закінченні кулькою з тонкими стінками і характеризується досить значним опором. Другий – хлорсрібний, використовується як додатковий (для його створення в трубку заливають хлористе срібло, розчинене в соляній кислоті, і доповнюють його срібним дротом).
Скляний електрод включається в електроколо. Всередині нього переміщуються позитивні іони Н+. Опускання двох електродів у середовище, яке піддається вивченню, приводить до замикання електричного кола. Створюється гальваноелемент, який складається не тільки з 2-х електродів, а й з провідної плівки скла і досліджуваного матеріалу.
Головна вимога, якій повинен відповідати будь-який рН-метр, а точніше його схема – це великий внутрішній опір електрода, що виконує роль зонда (обов’язково не менш ніж 1011 Ом).
Працюючи з рН-метром, важливо враховувати залежність ЕРС від температурних параметрів. Ще при розробці в кожен прилад закладають термічну компенсацію режимів температури, які відхиляються від звичайної (за неї прийнято вважати 25 °С). Тим не менш, найбільша точність вимірювань гарантована саме при такій, стандартній, t.
У деяких моделях присутні вбудовані градусники, тому пристрої демонструють і рН, і одночасно температуру. Завдяки цьому отримання точних результатів, яке ґрунтується на конкретній t досліджуваного середовища, не провокує складнощів.
Градуювання здійснюється під конкретну електродну пару. Для цього застосовуються буферні розчини, у яких відомий рівень рН.
В наші дні рН-метри активно використовуються в мікробіології, фармацевтиці та в медичній галузі, в водопідготовчих заходах і агрохімічних процесах. Без них часто не обходяться ґрунтознавство і гідропоніка, різні дослідження в лабораторіях і польових умовах, хімія та харчопром, акваріумістика й багато інших сфер, напрямків, процесів. Саме завдяки цьому функціональному і недорогому приладу, можна швидко і з високою точністю визначити значення рН.
Сучасні рН-метри виготовляються для різних векторів застосування. Вони можуть мати різні класи точності, бути компактними кишеньковими побутовими, портативними професійними і також стаціонарними промисловими. В основі роботи кожного з них – електронний мікропроцесор. Часто передбачена термокомпенсація даних і рішення інших, не менш важливих робочих завдань, залежно від загального функціоналу пристрою (обчислення кількості нітратів, концентрації іонів тощо). Не рідкість – наявність вбудованої пам’яті, що дозволяє зберігати вимірювання, передбаченість зв’язку з ПК і функція коригування показників по ланцюгу зворотного зв’язку. Купити сьогодні рН-метр – завжди вдале рішення!
