Принцип работы pH-метра

Принцип работы pH-метра основан на потенциометрическом методе определения величины pH. Этот метод основан на измерении ЭДС электродной системы, состоящей из индикаторного электрода и электрода сравнения. Электрод сравнения иногда называют вспомогательным электродом. Наибольшее практическое применение в качестве индикаторного электрода нашел стеклянный электрод, который можно использовать в широком диапазоне pH и в присутствии окислителей.

Стеклянный электрод изготовляется из специальный сортов боросиликатного стекла, обладающих некоторой электропроводностью, достаточной, чтобы тонкую пленку из такого стекла можно было бы включить в качестве составляющей электрической цепи. Для измерения pH используется стекло, электропроводность которого обусловлена перемещением в стекле ионов H+ (электропроводность любого стекла обусловлена способностью к перемещению катионов относительно неподвижного остова - полианиона полимерной кремниевой кислоты).

Собственно стеклянный электрод представляет собой стеклянную трубку с выдутым на ее конце шариком с очень тонкой стенкой, в которую залита суспензия AgCl в растворе HCl и погружена серебряная проволока. Таким образом, внутри трубки с шариком находится хлорсеребряный электрод. Для измерения pH стеклянный электрод погружают в испытуемый раствор (тем самым не внося в него никаких посторонних веществ). Электрическую цепь замыкают, погружая в этот же раствор напрямую или через электролитический ключ электрод сравнения, который чаще всего содержит ртутно-каломелевую пасту в насыщенном растворе хлорида калия. Хлорид калия служит для создания контакта между ртутно-каломелевым — полуэлементом и раствором, в котором проводят измерение.

Такой полуэлемент сравнения помещают в стеклянный корпус, непроницаемый для Н+-ионов (его потенциал не зависит от рН). Электрический контакт между раствором хлорида калия внутри электрода сравнения и измеряемым раствором осуществляется с помощью тонкой нити или капилляра в стеклянном корпусе. Таким образом, образуется гальванический элемент, состоящий из хлорсеребрянного электрода и электрода сравнения, при этом внутренняя электролитическая цепь этого элемента включает электропроводную стеклянную пленку, а также исследуемый раствор.

В полученной системе перенос электронов от хлорсеребрянного электрода к электроду сравнения, происходящий под действием непосредственно измеряемой разности потенциалов, неизбежно сопровождается переносом эквивалентного количества протонов из внутренней части стеклянного электрода в испытуемый раствор. Если считать концентрацию ионов H+ внутри стеклянного электрода постоянной, то измеряемая ЭДС является функцией только активности ионов водорода, т.е. pH исследуемого раствора.

Измеряя электродвижущую силу электродной системы электронным милливольтметром, шкала которого градуирована в единицах рН, определяют рН контролируемого раствора.