Lý thuyết cơ bản về điện cực đo pH

Khi sử dụng thiết bị đo nồng độ 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.

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 +]

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 hydro

Độ 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.

Chuẩn Hóa

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 kính 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.