Kiến thức cơ bản về pH
Thế nào là pH, giải thích về pH và khái niệm cơ bản của pH.
Khi đo pH, người dùng không xác định được nồng độ trực tiếp của các ion hydro (H +), mà xác địnhgiá trị -logarite của ion H+. Điều này cho chúng ta biết nồng độ hoạt động của các ion hydro trong một dung dịch
pH = -log [+ H] [H +] = 10-pH
Do đó, độ pH 7 là tương đương với một hoạt độ ion hydro của 10-7 M (mol). Vì nước phân ly thành ion hydro (H +) và ion hydroxit (OH-) trong dung dịch, phản ứng cân bằng sau đây sẽ được sử dụng để mô tả pH:
H2O = H + + OH-
Hầu hết các giá trị pH nằm trong khoảng 0-14.
Dung dịch với một hoạt độ ion hydro cao hơn so với nước (khi giá trị pH < 7) có tính axit; các dung dịch với một hoạt độ ion hydro thấp hơn nước (giá trị pH > 7) có tính kiềm.
Thế nào là pH
pH là giá trị thế điện hóa được đo khi sử dụng một điện cực. Nói cách khác, giá trị đo lường của bạn được dựa trên tín hiệu điện. Một hiệu điện thế phát triển qua màng trao đổi ion của một điện cực pH khi nó tiếp xúc với một dung dịch. Điện thế này thay đổi khi pH thay đổi, nhưng đòi hỏi một hằng số điện thế để so sánh những thay đổi xảy ra. Đây là chức năng của các điện cực tham chiếu, để cung cấp một điện thế không đổi, bất kể độ pH.
Trong các dung dịch có tính axit hoặc kiềm, điện áp trên bề mặt màng ngoài thay đổi tương ứng với những thay đổi trong hoạt động của ion hydro bằng các phương trình Nernst:
E = E0 + (2.3RT / nF) log [H +]
Ở đâu:
E = tổng thế điện hóa khác nhau (đo ở mV)
E0 = chuẩn điện thế
R = hằng số khí
T = nhiệt độ Kelvin
n = số electron
F = Hằng số Faraday
[H +] = hoạt độ ion hydroĐộ pH của bất kỳ dung dịch là một hàm của nhiệt độ. Sản lượng điện áp từ điện cực thay đổi tuyến tính trong mối quan hệ với những thay đổi trong pH. Nhiệt độ của các dung dịch xác định độ dốc của các phản ứng.
Một đơn vị pH tương ứng với 59,16 mV ở 25 ° C, điện áp tiêu chuẩn và nhiệt độ mà tất cả các hiệu chuẩn được tham chiếu.
Một điện cực pH bao gồm hai phần; một điện cực đo một bên và một điện cực tham chiếu nửa nữa còn lại. Hầu hết các ứng dụng hiện nay sử dụng một điện cực kết hợp với cả điện cực tham chiếu và điện cực đo trong một thân điện cực.
Hiệu Chuẩn
Dung dịch đệm có giá trị pH đã được xác định cho phép hiệu chuẩn điện cực và đồng hồ đo. Để chính xác nhất:
- Hiệu chuẩn cần được thực hiện với các dung dịch đệm mới pha
- Dung dịch đệm được sử dụng trong phạm vi pH cho các mẫu đang được thử nghiệm
- Hệ đệm nên được giữ ở nhiệt độ như các mẫu khi điện cực là công cụ pH nhạy cảm nhất trong hệ thống của bạn, cân chỉnh, xử lý và bảo trì là rất quan trọng. Thủ tục cân chỉnh chính xác kết hợp với bảo dưỡng thích hợp sẽ cung cấp giá trị đo đáng tin cậy.
Khi điện cực pH thủy tinh đo hoạt độ H + liên quan đến điện cực đo tham chiếu, thiết bị cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo chính xác, các phép đo lặp lại. Mặc dù hiệu chuẩn đối với một hệ đệm pH (một điểm hiệu chuẩn) cũng đảm bảo các phép đo pH chính xác, nhưng nên thường xuyên hiệu chuẩn hai hoặc ba điểm đảm bảo các kết quả đáng tin cậy nhất. Hãy chắc chắn rằng hệ thống của bạn bao gồm pH hệ đệm hiệu chuẩn cho một loạt các giá trị pH.
Xử lý, sử dụng và lưu trữ
Khi xử dụng các điện cực pH, rửa sạch các điện cực bằng nước cất trước và sau khi đo một mẫu. Dùng giấy mềm để lau bầu điện cực để loại bỏ nước dư thừa. Không được lau chà sát bầu đo của điện cực để loại bỏ nước dư thừa – vì việc lau ma sát có thể tạo ra tĩnh điện gây cản đo pH chính xác.
Khi lưu trữ điện của bạn, luôn luôn giữ điện cực pH ẩm. Chúng tôi khuyên bạn nên lưu trữ điện cực của bạn bằng hai loại dung dịch tỷ lệ 1: 1 DD của pH 4 đệm và 4M KCl.
Không lưu trữ các điện cực trong nước cất hoặc nước khử ion – điều này sẽ gây ra các ion có thể thẩm thấu ra khỏi bầu điện cực thủy tinh và làm cho điện cực vô dụng của bạn. Sau khi lưu trữ, bạn có thể nhận thấy các tinh thể KCl trắng đọng lại trên điện cực của bạn. Hình thành muối như vậy sẽ không can thiệp với các phép đo, bạn chỉ cần rửa sạch các điện cực bằng nước cất để loại bỏ các tinhthể và thấm khô trước khi sử dụng.
Khi sử dụng một điện cực pH bơm lại, các dung dịch cần được lấp đầy, nhưng không phải quá nhiều, lỗ nạp. Các lỗ nạp phải được mở khi đo để đảm bảo các dòng dung dịch chảy đúng thông qua đường giao nhau tham khảo. điện cực pH được xuất xưởng với bầu pH ẩm. Trước khi sử dụng điện cực đầu tiên, hãy làm theo những bước sau để đặt điện cực của bạn trong trạng thái tốt:
- Tháo nắp bảo vệ hoặc khởi động từ dưới cùng của điện cực và rửa sạch các điện cực bằng nước cất hoặc khử ion. (LƯU Ý: Giữ nắp bảo vệ hoặc nắp chụp để sử dụng sau khi bảo quản).
- Đặt các điện cực trong một cốc thủy tinh có chứa một trong những chất lỏng liệt kê dưới đây (theo thứ tự khả năng ion để đặt điều kiện điện cực). Ngâm trong 20 phút.
- 4,0 M KCl
- đệm pH 4,0
- đệm pH 7.0
- Sau khi ngâm các điện cực trong 20 phút, rửa sạch các điện cực bằng nước cất hoặc khử ion. Các điện cực này đã sẵn sàng cho hiệu chuẩn và đo pH.
Điện cực pH thủy tinh
Điện cực đo chứa màng nhạy cảm pH. Lựa chọn điện cực pH đúng rất quan trọng, hãy sử dụng các hướng dẫn sau đây để giúp bạn trong việc quyết định của bạn hoặc liên hệ với một đại diện ASI để biết thêm chi tiết:
Loại II:
Phạm vi pH: 0-12 pH
Trở kháng Range: 45-360 MΩ
Nhiệt độ: -10 đến 135 ° C
Thời gian đáp ứng: 15s
LIS Thời gian đáp ứng: <30
Tính ổn định: ± 1mV (trong 24 giờ)
Loại III:
Phạm vi pH: 0-12 pH
Trở kháng Range: 200-600 MΩ
Nhiệt độ: -10 đến 135 ° C
Thời gian đáp ứng: 30s
LIS Thời gian đáp ứng: 45s
Tính ổn định: ± 1mV (trong 24 giờ)
Loại IV:
Phạm vi pH: 0-13 pH
Trở kháng Range: 25-360 MΩ
Nhiệt độ: -10 đến 135 ° C
Thời gian đáp ứng: 10s
LIS Thời gian đáp ứng: <30
Tính ổn định: ± 1mV (trong 24 giờ)
Loại V:
Phạm vi pH: 0-13 pH
Trở kháng Range: 20-315 MΩ
Nhiệt độ: -10 đến 105 ° C
Thời gian đáp ứng: 10s
LIS Thời gian đáp ứng: <30
Tính ổn định: ± 1mV (trong 24 giờ)
Low Sodium Lỗi
Loại VIII:
Phạm vi pH: 0-14 pH
Trở kháng Range: 120-675 MΩ
Nhiệt độ: -10 đến 135 ° C
Thời gian đáp ứng: 10s
LIS Thời gian đáp ứng: <30
Tính ổn định: ± 1mV (trong 24 giờ)
Chú ý:
- Các trở kháng của điện cực thủy tinh được đưa ra như một loạt các giá trị @ 25 ° C. Điều này là do các hình dạng bóng đèn khác nhau và kích thước bầu thủy tinh khác nhau được sử dụng trong các sản phẩm của chúng tôi. Hãy yêu cầu đại diện kinh doanh của ASI để xác định trở kháng của thủy tinh của bạn.
- Nhiệt độ được dựa trên khả năng của bầu thủy tinh.
- Thời gian đáp ứng là thời gian để 95% thang đo
- LIS: Low Strength Ionic (<100 ms)
- Thời gian đáp ứng được tính vào mức độ thân pH, không phải là một điện cực kết hợp.
- Thời gian đáp ứng trong một điện cực kết hợp thay đổi từ thiết kế để thiết kế do các chất điện giải khác nhau và các tài liệu tham khảo nửa các tế bào được sử dụng trong các cảm biến ASI.
Tham khảo:
Điện cực tham khảo cung cấp điện thế tham khảo cần thiết cho việc đo pH. Nhiều tùy chọn có sẵn cho bạn, hãy sử dụng các hướng dẫn sau đây để trợ bạn trong quyết định của bạn hoặc liên hệ với một đại diện ASI để biết thêm chi tiết:
- Single Junction – lý tưởng cho các ứng dụng mục đích chung
- Double Junction – lý tưởng cho các giải pháp có chứa các sulfua, kim loại nặng hoặc tris bộ đệm để ngăn ngừa ô nhiễm của các tế bào tham chiếu
- Bạc / Bạc Chloride (Ag / AgCl) – yếu tố nội bộ phổ biến nhất, phù hợp cho hầu như tất cả các ứng dụng (giới hạn nhiệt độ 80 ° C)
- Điện cực đo pH calomel (Hg / Hg2Cl2) – được khuyến cáo sử dụng trong các giải pháp có chứa protein, chất hữu cơ hoặc các kim loại nặng có thể phản ứng với bạc và làm tắc nghẽn các đường giao nhau tham khảo (giới hạn nhiệt độ 70 ° C)
- Thay Thế – kinh tế và lâu dài phong cách cho phép người sử dụng để đổ đầy khoang tham khảo với dung dịch đối chiếu khi cần thiết
- Sealed – gồ ghề và đòi hỏi hầu như không có bảo trì; Tuy nhiên, họ phải được thay thế khi dung dịch tham chiếu ở mức thấp.
- Dynagen – một tự điều áp điện sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp / quá trình có liên quan đến áp lực cao.
Kéo dài tuổi thọ của điện cực của bạn
Khi một điện cực bị già, nó có thể biểu hiện đọc chậm chạp hoặc bị nhiễu. Bạn có thể tiến hành cải thiện hiệu suất với các bước sau đây:
Vấn đề tham khảo:
Ngã ba nối bị chặn là vấn đề phổ biến nhất của các phép đo pH. Triệu chứng bao gồm phản ứng chậm, ngoài thang đo và bị nhiểu. Các bước tiến hành cho các loại điện cực tham khảo.
- GEL ĐIỀN (không bơm lại) – Ngâm các điện cực trong một cốc nước ấm (60 ° C) trong 15 phút để loại bỏ gel hoặc muối khô từ mối nối. Sau đó, đặt trong một cốc dung dịch ấm 4M KCl. Đặt sang một bên cho đến khi nó trở về nhiệt độ phòng. Các gel nên được ẩm và các dòng chảy giao nhau phải được khôi phục.
- LIQUID ĐIỀN (bơm lại) – Trút dung dịch điện dẫn ra khỏi điện cực; rửa sạch khoang với nước cất; và nạp với dung dịch điện dẫn mới. Sau đó ngâm các điện cực trong nước ấm (60 ° C) trong 15 phút để phục hồi lưu lượng.
Vấn đề với bầu thủy tinh:
Màng thủy tinh sẽ bẩn theo thời gian, chúng tôi đề nghị các giải pháp sau đây để làm sạch:
- PROTEIN – Sử dụng dung dịch làm sạch Protein của ASI hoặc rửa trong dung dịch xà phòng nước (khoảng ½ muỗng cà phê xà phòng mỗi 200ml nước ấm), sử dụng một miếng vải mềm để lau nhẹ nhàng kính pH – hãy nhớ rằng kính pH là cực kỳ tinh tế và rất dễ dàng bị vỡ.
- Các muối vô cơ – Rửa trong HCl 0,1M hoặc EDTA (không ngâm); rửa lại bằng nước cất.
- Lớp nhờn – Rửa trong acetone hay methanol (không ngâm); rửa bằng xà phòng lỏng sau đó rửa sạch bằng nước cất.
Sau khi làm sạch, đặt các điện cực trong một dung dịch lưu trữ cho 15 phút trước khi sử dụng.
Dung dịch lưu trữ tốt nhất cho một điện cực kết hợp có sẵn từ ASI trong nhiều loại, tuy nhiên, một dung dịch đệm pH 4 cũng là chấp nhận được.
