Прибор для измерения pH называется pH-метром, он используется для сравнения относительной кислотности или щелочности проб в условиях заданной температуры. pH высчитывается, как отрицательный логарифм молярной концентрации активных ионов водорода.
Принцип работы pH-метра
Принцип работы pH-метра базируется на методе потенциометрии: с помощью pH-электрода измеряется электродвижущая сила (ЭДС). Электрод может быть комбинированным, тогда достаточно его одного. Но бывают также двойные электроды, ионоселективные, специализированные (для сред с повышенной вязкостью, для твердых и полутвердых проб, для микро-измерений). Их модельный ряд настолько разнообразен, что pH-электродам на нашем сайте посвящен отдельный раздел.
Свойства лабораторных pH-метров
Выбор модели зависит от задач исследования. Диапазон измерений у разных моделей колеблется от -2000 до 20 тысяч pH. Точность измерения может находиться в диапазоне от ± 0,002 до ± 0,01. Наличие функции автоматической калибровки и количество точек калибровки (от 2 до 5) тоже зависит от выбранной модели. Функционал вывода данных в удобных единицах измерения, возможности сохранения результатов в память, наличия подключения к компьютеру, принтеру также опционален.
Виды pH-метров
pH-метры бывают стационарными, портативными, карманными. Стационарные устройства используются в лабораториях, портативные подходят для полевых исследований и производственных задач. Карманные устройства обычно применяют для предварительного анализа.
В модельном ряду рН-метров есть устройства, способные контролировать несколько параметров: кроме pH-показателей, дополнительно они могут измерять:
Датчики pH-уровня для производства и трансмиттеры находятся в разделе Трансмиттеры и датчики рН, рО, ОВП, ОД, данный раздел посвящен только лабораторным pH-метрам.
Типы pH-электродов
Важный элемент pH-метра — электрод.
Для лабораторных pH-метров могут требоваться pH-электроды двух типов:
- датчики с мембраной из стекла или керамики, мембрана является чувствительной к ионам водорода;
- электроды сравнения, изготовленные из стекла, нечувствительного к ионам водорода. Электроды сравнения имеют заранее известный потенциал, для производства таких датчиков используется материал с содержанием серебра и хлора, потенциал такого электрода зависит только от температуры среды.
Современные pH-метры оснащены комбинированными датчиками, которые сразу содержат и pH-электрод, и электрод сравнения; их называют датчиками «два в одном». Если к комбинированным электродам добавлен датчик термо-компенсации, то его маркируют, как «три в одном».
Электроды относятся к классу расходных материалов, их срок годности определяется физическими и химическими свойствами проб и особенностями хранения и эксплуатации. Как правило, срок использования составляет 1,5 года.
Модели электродов для определения pH-показателя классифицируются по типу задач:
- для сверхчистой воды;
- для замутненных и обычных водных растворов;
- для растворов белков и эмульсий, для плоских, твердых и микроскопических проб.
Также pH-электроды разделяют на группы в зависимости от функциональных особенностей:
- возможность перезаполнять электрод;
- материал корпуса (стекло, пластик);
- тип мембраны (керамическая, открытая, подвижная);
- наличие встроенного температурного датчика и так далее.
Замена электродов после завершения срока эксплуатации требует внимательности: нужно выбрать электрод, разъем которого совпадает с разъемом на корпусе pH-метра.
Обслуживание электродов требует калибровочных стандарт-титров, растворов для хранения и восстановления, корректоров ионной силы, электролитов для заполнения.
