pH метр устройство и принцип действия

По какому принципу работает ph метр

Приборы для измерения кислотности/щелочности сред ― ph метры, популярны во многих сферах человеческой деятельности: водоподготовка, гидропоника, аквариумистика, сельское хозяйство, наука, микробиологические и лабораторные исследования, медицина, химическая, пищевая и др. промышленность.

Применяют рН метры для контроля питьевой воды, биологических жидкостей, медицинских препаратов, продуктов питания и многого другого.

Наверное, каждому известно из уроков химии, что существую кислотные (ph меньше 7), щелочные (ph больше 7) и нейтральны (ph равен 7 — дистиллированная вода) среды.

Опыты с фенолфталеином, лакмусом, различными метиловыми и другими кислотно-основными индикаторами позволяют проводить оценку рН, но она довольно груба. Гораздо удобнее ориентироваться по цифровым значениям, особенно если требуется большая точность. Поэтому популярность рН метров обоснована.

Как работает ph метр

Фактически прибор ph («pondus Hydrogenii») измеряет активность ионов водорода. Принцип работы измерителя рН метра основан на разности потенциалов, которая создается в исследуемой среде между электродами прибора (электродвижущая сила). Именно поэтому прибор ассоциируют с милливольтметром. А так как вычисляемая ЭДС пропорциональна рН, то соответственно градуировка происходит в ph. Вычисление значения происходит по уравнению Нернста. Но нам это не нужно, так как прибор изготовлен с учетом всех особенностей.

Итак, в работе рН метра участвует пара электродов и исследуемая среда. Один из электродов является измерительным, именно он реагирует на ионы водорода, а второй вспомогательным (или сравнения).

В современных приборах измерительный электрод изготавливают из стекла, так как его можно применять в широком диапазоне ph. Выполнен он из боросиликатного стекла, которому не страшны окислители, но в то же время достаточно тонкого и электропроводного. Индикаторный электрод представляет собой трубку с тонкостенным шариком на конце, наполненную суспензией хлорида серебра в растворе соляной кислоты. В эту среду вводится проволока из серебра, которая и представляет собой хлорсеребряный электрод. В стекле перемещаются положительные ионы водорода.

Электрод сравнения зачастую содержит в насыщенном растворе хлорида калия ртутно-каломелевую пасту. Корпус электрода непроницаем для положительных ионов водорода, а хлорид калия исполняет роль проводника между раствором и ртутно-каломелевым полуэлементом.

Чтобы измерить рН среды, электрод прибора погружают в раствор, и происходит замыкание электрической цепи, при этом в саму среду посторонние примеси не попадают. Гальваническая цепь представлена электродами сравнения и хлорсеребряным в исследуемом растворе. Под действием разницы потенциалов в результате переноса электронов к электроду сравнения происходит эквивалентный перенос протонов в раствор из внутренней части электрода. С учетом постоянства концентрации положительных ионов Н внутри стеклянного электрода, ЭДС отражает активность ионов водорода раствора, или ph.

На что нужно обратить внимание при работе рН метра?

Величина ЭДС зависит от температуры, поэтому измерительная функция прибора зависит от температуры раствора. Рекомендовано проводить измерения при 25 °С, для достижения максимальной точности. Зачастую, современные приборы рН метры оснащают встроенным термометром для определения температуры раствора.

Функция автоматической термокомпенсации (АТС) позволит в автоматическом режиме учитывать температурные изменения. Для стеклянных электродов происходит нормировка координат изопотенциальной точки изготовителем.

При выборе рН метра ориентируйтесь на наличие функции термокомпенсации, чтобы упростить работу с прибором.

Таким образом, мы узнали «как работает рН метр»: при помощи пары электродов. Современные приборы совмещают в одном корпусе оба электрода, а также выполняют термокомпенсацию. Технологии и исследования позволяют в одном корпусе также объединить другие функции для решения сопутствующих измерительных задач: определение ОВП, ТДС, ЕС.

В зависимости от среды применения можно выбрать карманные портативные рН метры, лабораторные, профессиональные с различными дополнительными возможностями интерфейса: память результатов, фиксация показаний, подключение к компьютеру и др.

Стоит отметить, что лидирующая роль сохраняется за портативными приборами ph метрами в силу их функциональности, удобства и недорогой стоимости.

pH метр устройство и принцип действия

Рассмотрим работу pH метра на примере самого распространенного прибора pH-009. Мы его взяли и просто распилили на две части, так всё видно гораздо нагляднее, чем просто теоретические выкладки со схемами.

На рис. 1 видим 2 отсека, в одном отсеке расположен электрод сравнения в виде загущенного электролита KCl (геля), а в другом индикаторный стеклянный электрод.

Индикаторный рН-электрод выполнен в виде стеклянной трубки, один конец которой заканчивается тонкостенным стеклянным шариком. Материал стекла-мембраны выбирается таким образом, что это стекло пропускает ионы водорода и не пропускает другие ионы. С другого конца в трубку погружают серебряную проволоку, покрытую плотным слоем хлорида серебра. Трубку заливают 0,1 М раствором соляной кислоты HCl, так что кислота полностью заполняет шарик и проволока глубоко погружена в раствор соляной кислоты.

Контакт (мембрана) электрода сравнения с раствором может быть выполнен с виде пористой керамики, пористого стекла, волокнистого минерала асбеста или волокна, в данном случае это, скорее всего, волоконный тяж. Этот электрод поддерживает постоянную величину разности потенциалов между своим выходом (который подключается на вход рН-метра) и точкой в растворе, куда погрузили его рабочую часть. Его потенциал относительно раствора не зависит от присутствия других ионов в растворе и от состава раствора. Через мембрану, при измерениях pH, в этот электрод могут попадать элементы раствора, и , наоборот, в раствор выходит часть электролита. Поэтому электрод имеет свой ограниченный срок службы.

Таким образом, с электродов получаем два контакта, один из электрода сравнения-ноль, второй из индикаторного ионоселективного электрода. Разность потенциалов между ними (напряжение) и есть искомое нами значение pH. Но оно очень мало и через них проходит очень маленький ток для измерения обычным вольтметром (от +-10 мВ до +-500мВ). Видим микросхему на плате, которая , как раз, и занимается этим, затем оцифровывает и конвертирует в значения pH, которые мы и видим на дисплее.

Послесловие

На фото 3 Вы можете видеть во что превратился гель электрода ровно через сутки, находясь на открытом воздухе. Он стал просто солью KCl в чистом виде. Именно это и происходит с ним в pH метре, если он долго хранится не в растворе для хранения, или просто не используется. Что касается именно pH-009, то у нас он пришел в негодность (высох электролит) при неиспользовании по прошествии трёх лет.

Вкрапления жёлтого цвета в нём — это просто «опилки» пластмассы корпуса, попавшие в гель при распилке корпуса pH метра.

Комментарии

Лелик » 14.12.2017 11:17

спасибо.очень информативно +2 Лелик

Обновить список комментариев

.

Свежие новости:

• Кратко о PH и TDS метрах
• Термокомпенсация pH или ph метр atc

В старых статьях:

• Продлеваем жизнь бюджетным TDS метрам
• Концентрация питательного раствора. Различие TDS и EC метров. Калибровка.
• Методы восстановления pH электродов и работа с ними
• Кислотность питательного раствора и её контроль
• Приготовление питательного раствора из готовых концентратов Flora Series

Следующая страница о гидропонике>>

Прибор рн метр рн 150ми: быстрое и точное измерение уровня pH водных растворов

Устройство рн метр рн 150ми используется для контроля уровня, температуры и величины окислительно-восстановительного потенциала жидких технологических сред на основе воды, водных растворов, сточных и природных вод. Это современный, легкий и компактный микропроцессорный прибор. Он прост в эксплуатации, его настройка и управление, благодаря диалоговому режиму, не представляют трудности даже для не опытного пользователя.

Выявить наличие в окружающей среде паров ртути, определить источник загрязнения можно при помощи анализатора ртути укр 1мц. Это практически единственный способ защиты от ртутного отравления, поскольку пары не имеют ни запаха, ни цвета.

pH-150МИ поставляется в следующих модификациях:

• pH-150МИ
• pH-150МИ (без штатива)
• pH-150МИ (минилаборатория)
• pH-150МИ (с ножом для мяса)

Особенности рН-метра pH-150МИ:

рН-метр pH-150МИ — это современный микропроцессорный прибор. Компактный, легкий, автономный и экономичный. рН-метр прост в настройке и управлении, удобен в эксплуатации:

• В микропроцессорном приборе pH-150МИ отсутствуют механические органы управления, что исключает возможность случайного сбоя настроек.
• pH-метр выполнен в пылевлагозащитном корпусе. С автономным питанием возможно его использование в полевых условиях.
• pH-метр прост в эксплуатации, работает в диалоговом режиме с использованием подсказок оператору. Автоматическая диагностика параметров электродной системы.
• Применение взаимозаменяемых термодатчиков позволяет не проводить настройку при их замене
• В комплекте с pH-метром поставляется все необходимое для проведения измерений, в т.ч. комбинированный электрод ЭСК-10603/7 и штатив ШУ-05, оснащенный поворотным столиком.
• pH-метр позволяет уточнять значения координат изопотенциальной точки используемой электродной системы.
• pH-метр позволяет хранить в памяти 30 результатов и останавливать процесс измерений с удержанием текущих показаний на дисплее.
• Автоматическое распознавание любого из стандартных калибровочных растворов рН: 1,65; 4,01; 6,86; 9,18; 12,43 облегчает градуировку pH-метра.

Все карманные рН-метры обладают:

— компактными размерами;

— корпус рН-метров выполнен из пластика;

— наличие ЖК дисплея;

— электрод является частью прибора (не вынесен через кабель);

— приборы могут работать автономно, нет необходимости в использовании электросети;

Различные модели могут иметь следующие отличия:

— Диапазон измерения рН (как правило это 0-14 рН, но могут быть и другие диапазоны);

— Разрешение измеряемых значений (цена деления) – недорогие модели имеют разрешение, как правило, 0,1 рН, более дорогие измеряют с разрешением 0,01 рН;

— Точность измерения: варьируется, как правило, от 0,1 до 0,01 рН. Для большинства задач точности +/-0,1рН вполне достаточно.

— Наличие сменного или встроенного электрода. Лучше выбирать модель со сменным электродом, т.к. срок службы электрода составляет 1-2 года, в зависимости от интенсивности работы.

— Влагозащищенность: более дорогие модель имеют защиту от попадания влаги;

— Наличие дополнительных функций измерения. Например, температуры, окислительно-восстановительного потенциала, удельной электропроводности и др.;

— Тип калибровки. Калибровка может осуществляться по одной или нескольким точкам, возможно автоматическое распознавание значений рН калибровочных растворов. Как правило в комплекте поставки идет небольшая отвертка, с помощью которой подкручивается винт и устанавливается значение рН соответствующее калибровочным растворам.

— Комплект поставки: часто в комплекте поставки отсутствуют калибровочные растворы. При выборе прибора обратите на это внимание, т.к. калибровку нужно осуществлять периодически.

— Наличие автоматической термокомпенсации (АТК). Значение рН зависит от температуры, поэтому более высокая воспроизводимость у приборов с функцией АТК.

— Внесение в реестр средств измерения (СИ). Если рН-метр имеет цену одну-две тысячи рублей с большой уверенностью можно сказать, что он не внесен в реестр СИ.

— Цена рН-метра: в рублях может варьироваться от 1 до 30 тысяч. Цена зависит от множества параметров. Для подбора прибора и уточнения стоимости вы всегда можете обратиться к автору данного блога.