מבנה מד ה-pH ומנגנון הפעולה
מד ה-pH (חומציות) הוא מכשיר למדידת פעילות H plus בתמיסה בשיטה הפוטנציומטרית. הערך הנמדד על ידי מד ה-pH הוא שיטה המשמשת לבטא את ה-pH של התמיסה, שמתבטא בלוגריתם השלילי של ריכוז היוני H פלוס בתמיסה, כלומר: pH= ー lg[H plus ].
מד ה-pH שאנו משתמשים בו מורכב משני חלקים: מד חשמלי ואלקטרודה. במדידה בפועל, האלקטרודה טבולה בתמיסה המיועדת למדידה, וריכוז יוני H פלוס בתמיסה מומר לאות מתח ברמת מילי-וולט, הנכנס למד החשמלי. המונה החשמלי מגביר את האות וממיר אותו ל-pH באמצעות לוגריתם, ולאחר מכן ה-pH מוצג על ידי מכשיר התצוגה של רמת המיליוולט.
מד ה-pH משתמש באלקטרודת זכוכית כאלקטרודת המדידה ובאלקטרודת קלומל כאלקטרודת הייחוס. שינוי הפוטנציאל של אלקטרודת הזכוכית הנגרם כתוצאה משינוי ריכוז יוני המימן גורם לשינוי הפוטנציאל בינה לבין אלקטרודת הקלומל, שאמורה להתאים לנוסחה (2-6)
E=E0-2.3026RT/F………(2-6)
בנוסחה:
כוח אלקטרוני, mV;
E0-כוח אלקטרודה סטנדרטי, mV;
R קבוע גז מולרי;
טמפרטורה מוחלטת של T בקלווין;
F - קבוע של פאראדיי.
ניתן לראות מהנוסחה (2-6) שהטמפרטורה היא גם גורם משפיע חשוב בעת מדידת ה-pH. כדאי לשים לב לשינוי הטמפרטורה ולקחת אותו בחשבון בעת המדידה. כיום, אלקטרודות pH הנפוצות ביותר הן אלקטרודות מרוכבות, המשולבות אלקטרודות זכוכית ואלקטרודות קלומל.
2. אלקטרודת pH
אלקטרודות הן חלק בלתי נפרד ממד pH. מדידת pH מתבצעת על ידי סוללה כימית המורכבת מאלקטרודת מדידה ואלקטרודת ייחוס.
(1) האלקטרודה למדידת ה-pH נקראת גם האלקטרודה המציינת pH, המגיבה לפעילות של יוני מימן בתמיסה, ופוטנציאל האלקטרודה משתנה בהתאם. כמעט כל מדי ה-pH המודרניים משתמשים באלקטרודות זכוכית כאלקטרודות מדידה.
(2) לאלקטרודת הייחוס (אלקטרודה אינרטית) אין תגובה לפעילות של יוני מימן בתמיסה. במדידת pH, הוא משמש כחצי תא עם פוטנציאל קבוע ליצירת סוללה כימית עם אלקטרודת מדידת ה-pH, המספק ושומר על פוטנציאל ייחוס קבוע.
(3) אלקטרודה מורכבת היא אלקטרודה המשלבת אלקטרודה למדידת pH ואלקטרודת ייחוס. אלקטרודות מרוכבות אינן מושפעות מחומרים מחמצנים ומפחיתים, בעלות מהירות שיווי משקל מהירה יותר, והן נמצאות בשימוש נרחב. נכון לעכשיו, אלקטרודות אלה משמשות בעצם למדידת pH. ללא קשר לאלקטרודת מחוון הזכוכית או אלקטרודת הזכוכית המרוכבת, כולן אלקטרודות עם סרט דק. לפוטנציאל הממברנה יש קשר Nernst עם פעילות יוני המימן בתמיסה הנמדדת, מה שמשקף את התכונות הייחודיות של אלקטרודת הסרט הדק. תכונות אלו מושפעות מהאלקטרודה עצמה ומתנאי השימוש. , ויש להם השפעה על תוצאות המדידה.
