рН-метр: назначение и принцип работы
pH-метр – это устройство, назначение которого заключается в измерении водородных показателей различных материалов. К нему обращаются, если нужно узнать показатель pH (кислотность), который характеризует степень активности ионов водорода в кислотных, солевых и щелочных, в частности высококонцентрированных, растворах, H2O (питьевой, аквариумной, технической), агрессивных средах, почве, биосредах и жидкостях человеческого организма, сырьевых источниках и готовых продуктах пищепрома, конструктах окружающей среды и системах производств, беспрерывно контролирующих технологические нюансы. Есть такие направления и процессы, где без pH-метра просто не обойтись. Это в частности аппаратное наблюдение за pH растворов рассоединения U и Pu, где требования к адекватным показаниям техники без ее калибрования очень высокие.
Измерения с помощью рН-метра выдают в распоряжение оператора показатель рН. Если он в итоге равен 7, это значит, что среда нейтральная, что количество ионов Н+ и ОН- одинаковое (характерно, к примеру, дистиллированной воде), если более 7 – щелочная, менее 7 – кислая.
Вообще кислотность можно определять и контролировать с помощью цветовых индикаторов: на помощь никогда не прочь прийти, к примеру, фенолфталеин. Но если нужно узнать точную цифру по этому параметру, чтобы постоянно следить и при необходимости корректировать состояние среды, без рН-метра никуда.
Принцип работы
Рассматриваемые приборы функционируют на основе измерений разности потенциалов – электродвижущей силы в электрохимической схеме, которую формируют 2 электрода и междуэлектродная среда. ЭДС (так называется эта система сокращенно) соответствует величине рН.
Как выглядит рН-метр? По сути, это вольтметр, который адаптирован к выполнению определенной задачи. Градуировка шкалы – не в вольтах, а в величинах рН. Один из электродов (основной) выполнен из проводящего электричество боросиликатного стекла, имеет форму трубки, комплектуется на окончании шариком с тонкими стенками и характеризуется достаточно внушительным сопротивлением. Второй – хлорсеребряный, используется как дополнительный (для его создания в трубку заливают хлористое серебро, растворенное в соляной кислоте, и дополняют его серебряной проволокой).
Стеклянный электрод включается в электроцепь. Внутри него перемещаются положительные ионы Н+. Опускание двух электродов в среду, поддающуюся изучению, приводит к замыканию электрической цепи. Создается гальваноэлемент, который состоит не только из 2-х электродов, но и из проводящей пленки стекла и исследуемого материала.
Главное требование, которому должен соответствовать любой рН-метр, а точнее его схема – это большое внутреннее сопротивление электрода, выполняющего роль зонда (обязательно не меньше чем 1011 Ом).
Работая с рН-метром, важно учитывать зависимость ЭДС от температурных параметров. Еще при разработке в каждый прибор закладывают термическую компенсацию режимов температуры, которые отклоняются от обычной (за нее принято считать 25 °С). Все же, наибольшая точность измерений гарантирована именно при такой, стандартной, t.
В некоторых моделях присутствуют встроенные градусники, поэтому устройства демонстрируют и рН, и одновременно температуру. Благодаря этому получение точных результатов, которое основывается на конкретной t исследуемой среды, не вызывает сложностей.
Градуировка осуществляется под конкретную электродную пару. Для этого применяются буферные растворы, у которых известен уровень рН.
В наши дни рН-метры активно используются в микробиологии, фармацевтике и в медицинской отрасли, в водоподготовительных мероприятиях и агрохимических процессах. Без них часто не обходятся почвоведение и гидропоника, различные исследования в лабораториях и полевых условиях, химия и пищепром, аквариумистика и многие другие сферы, направления, процессы. Именно благодаря этому функциональному и недорогому прибору, можно быстро и с высокой точностью определить значение рН.
Современные рН-метры производятся для различных векторов применения. Они могут иметь разные классы точности, быть компактными карманными бытовыми, портативными профессиональными и также стационарными промышленными. В основе работы каждого из них – электронный микропроцессор. Часто предусмотрена термокомпенсация данных и решение других, не менее важных рабочих заданий, в зависимости от общего функционала устройства (вычисление количества нитратов, концентрации ионов и т.д.). Не редкость – наличие встроенной памяти, позволяющей сохранять измерения, предусмотренность связи с ПК и функция корректировки показателей по цепи обратной связи. Купить сегодня рН-метр – всегда удачное решение!
