Grundprincipen för pH-mätning
Den välbekanta och urgamla nollströmsmätmetoden som används för att bestämma kemiska reaktionsprocesser är förmodligen pH-mätning. Generellt sett används pH-mätning för att bestämma surheten eller alkaliniteten hos en lösning. Även kemiskt rent vatten har en spårmängd av dissociation, och dess joniseringsekvation är: H2O H2O=H3O-OH - (1) På grund av det faktum att endast en mycket liten mängd vatten dissocieras, är molkoncentrationen av joner är i allmänhet en negativ effektexponent. För att undvika att använda den negativa effektexponenten för molär koncentration för beräkningar föreslog biolog Sorensen 1909 att ersätta detta obekväma värde med logaritm och definiera det som "pH-värde". Matematiskt definieras pH-värdet som den negativa logaritmen för den vanligen använda vätejonkoncentrationen. Det vill säga pH=en log [H]
(2) På grund av jonproduktens starka beroende av temperaturen, för pH-värdet för processkontroll, är det nödvändigt att samtidigt känna till lösningens temperaturegenskaper. Endast när det uppmätta mediet har samma temperatur kan dess pH-värde jämföras. För att få ett reproducerbart pH-värde används potentiometrisk analys för pH-mätning. Elektroden som används i potentialanalysmetoden kallas ett primärbatteri. Spänningen för detta batteri kallas elektromotorisk kraft (EMF). Denna elektromotoriska kraft (EMF) består av två och ett halvt batteri. En av halvcellerna kallas mätelektroden, och dess potential är relaterad till en specifik jonaktivitet; Den andra halvcellen är en referenshalvcell, vanligen kallad referenselektrod, som vanligtvis är ansluten till mätlösningen och ansluten till en industriell pH-mätare. Standardväteelektroden är referenspunkten för alla potentialmätningar. Standardväteelektroden är en platinatråd som är elektropläterad (belagd) med platinaklorid och omgiven av vätgas. Den mest välbekanta och vanligaste pH-indikatorelektroden är en glaselektrod. Det är ett glasrör med en pH-känslig glasfilm blåst i slutet. Röret är fyllt med KCI-buffertlösning innehållande mättad AgCI, med ett pH-värde på 7. Potentialskillnaden som finns på båda sidor av glasfilmen och reflekterar pH-värdet följer Nernst-formeln: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] I formeln är E potentialen; E är standardspänningen för elektroden; R är gaskonstanten; T är Kelvin-temperaturen; F är Faraday-konstanten; N är valensen för den uppmätta jonen; [HO] är aktiviteten för HO-jonen. Som framgår av ovanstående ekvation finns det ett visst samband mellan potentialen E och aktiviteten och temperaturen hos HO-joner. Vid en viss temperatur kan man genom att mäta potentialen E beräkna ln [HO] (omvandlas till en log [HO] för att erhålla pH), vilket är den grundläggande principen för pH-detektion. I Nernst-formeln spelar temperatur en betydande roll som variabel. När temperaturen stiger kommer även potentialvärdet att öka. För varje 1 gradsökning i temperaturen kommer det att orsaka en potentiell förändring på 0,2 mV/pH. Representerat av pH-värdet varierar pH-värdet med 0.0033 per LPH per I~C. Det betyder att för mätningar runt 20-30 grader och 7pH, finns det inget behov av att kompensera för temperaturförändringar. För applikationer med temperaturer högre än 30 grader eller lägre än 20 grader och pH-värden högre än 8 eller lägre än 6 måste temperaturförändringar kompenseras.
