Máy đo độ pH là một công cụ khoa học đo hoạt tính hydro-ion trong các dung dịch nước, cho thấy tính axit hoặc độ kiềm của nó thể hiện bằng độ pH . Bộ đo pH đo lường sự khác nhau về điện thế giữa một điện cực pH và một điện cực tham chiếu, và do đó, máy đo pH đôi khi được gọi là “bộ đo pH Potentiometric”. Sự khác biệt về tiềm năng điện liên quan đến tính axit hoặc độ pH của dung dịch . Bộ đo pH được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ thí nghiệm phòng thí nghiệm đến kiểm soát chất lượng.
Các ứng dụng
Tỷ lệ và kết quả của các phản ứng hóa học diễn ra trong nước thường phụ thuộc vào độ axit của nước, do đó nó rất hữu ích khi biết được tính axit của nước, thường được đo bằng một máy đo pH Kiến thức về pH rất hữu ích hoặc rất quan trọng trong nhiều tình huống, bao gồm các phân tích phòng thí nghiệm hóa học. đồng hồ đo pH được sử dụng để đo đất trong nông nghiệp, chất lượng nước cho cấp nước đô thị, hồ bơi, khắc phục môi trường; pha rượu hoặc bia; sản xuất, y tế và ứng dụng lâm sàng như hóa học máu; và nhiều ứng dụng khác.
Những tiến bộ trong thiết bị và phát hiện đã mở rộng số lượng ứng dụng trong đó đo pH có thể được tiến hành. Các thiết bị đã được thu nhỏ, cho phép đo trực tiếp độ pH bên trong các tế bào sống. Ngoài việc đo pH của chất lỏng, các điện cực được thiết kế đặc biệt có sẵn để đo độ pH của các chất bán rắn như thực phẩm. Chúng có đầu phun thích hợp cho việc khoan lỗ nửa rắn, có các vật liệu điện cực tương thích với các thành phần trong thực phẩm và có khả năng chống lại sự tắc nghẽn
Thiết kế và sử dụng
Sử dụng đồng hồ đo pH Beckman sớm trong phòng thí nghiệm
Nguyên tắc hoạt động
Máy đo pH Potentiometric đo điện thế giữa hai điện cực và hiển thị kết quả được chuyển đổi thành giá trị pH tương ứng. Chúng bao gồm bộ khuếch đại điện tử đơn giản và một cặp điện cực, hoặc điện cực kết hợp, và một số dạng hiển thị được hiệu chuẩn trong các đơn vị pH. Nó thường có điện cực thủy tinh và điện cực tham chiếu, hoặc điện cực kết hợp. Các điện cực, hoặc đầu dò, được đưa vào dung dịch để kiểm tra.
Thiết kế của các điện cực là phần then chốt: Đây là những cấu trúc hình que thường được làm bằng thuỷ tinh, với một bóng đèn có chứa cảm biến ở phía dưới. Điện cực thủy tinh để đo độ pH có một bóng đèn thủy tinh được thiết kế đặc biệt để chọn lọc với nồng độ hydro-ion. Khi ngâm trong dung dịch thử cần thử, các ion hydro trong dung dịch thử trao đổi cho các ion tích điện dương khác trên bóng đèn thủy tinh, tạo ra điện thế điện xuyên qua bóng đèn. Bộ khuếch đại điện tử phát hiện sự khác biệt về điện thế giữa hai điện cực được tạo ra trong phép đo và chuyển đổi sự khác biệt tiềm năng sang các đơn vị pH. Độ lớn của điện thế tiềm tàng trên bóng đèn thuỷ tinh tuyến tính liên quan đến độ pH theo phương trình Nernst.
Điện cực tham chiếu không nhạy cảm với độ pH của dung dịch bao gồm dây dẫn kim loại kết nối với màn hình. Dây dẫn này được nhúng trong dung dịch điện giải, thông thường là kali clorua, tiếp xúc với dung dịch thử qua một màng gốm xốp. Màn hình hiển thị bao gồm một vôn kế hiển thị điện áp ở các đơn vị pH.
Khi ngâm thủy tinh điện cực và điện cực tham chiếu trong dung dịch thử, một mạch điện được hoàn thành, trong đó có một sự khác biệt tiềm năng được tạo ra và phát hiện bởi vôn kế. Mạch này có thể được nghĩ là đi từ phần dẫn của điện cực tham chiếu đến dung dịch kali clorid xung quanh, qua màng gốm đến dung dịch thử, thủy tinh chọn lọc hydro-ion của điện cực thủy tinh, tới dung dịch bên trong điện cực thủy tinh , với bạc của điện cực thủy tinh, và cuối cùng là vôn kế của thiết bị hiển thị. Điện áp thay đổi từ dung dịch thử đến dung dịch thử phụ thuộc vào sự khác biệt tiềm ẩn do sự khác biệt nồng độ ion hydro ở mỗi bên của màng thủy tinh giữa dung dịch thử và dung dịch bên trong điện cực thủy tinh. Tất cả các khác biệt tiềm năng khác trong mạch không thay đổi với độ pH và được hiệu chỉnh bằng phương pháp hiệu chuẩn.
Để đơn giản, nhiều máy đo pH sử dụng đầu dò kết hợp, được xây dựng bằng điện cực thủy tinh và điện cực tham chiếu có trong một đầu dò. Mô tả chi tiết các điện cực kết hợp được đưa ra trong bài viết về điện cực thủy tinh
Bộ đo pH được hiệu chuẩn với các dung dịch có độ pH đã biết, thường là trước mỗi lần sử dụng, để đảm bảo tính chính xác của phép đo. [12] Để đo độ pH của dung dịch, các điện cực được sử dụng làm đầu dò được nhúng vào các dung dịch thử và giữ ở đó đủ lâu để các ion hydro trong dung dịch thử cân bằng với các ion trên bề mặt của bóng đèn trên kính điện cực. Sự cân bằng này cung cấp một phép đo pH ổn định