Как измерить значение pH?

Значение pH можно измерить с помощью электрохимических измерительных систем, лакмусовой бумаги или индикаторов и колориметров.  Самый простой способ взять измерение pH использовать лакмусовую бумагу или колориметр  Преимущество этого типа измерения pH заключается в том, что диапазон pH хорошо известен и их легко применять.  К сожалению, во многих случаях лакмусовая бумага и колориметры недостаточно точны для проведения высококачественных измерений pH, поскольку точка перехода значения pH зависит от пользователя.

Другой возможностью измерения значения pH является амперометрия.  Преимущество амперометрии как измерения pH  метод заключается в том, что он прост в использовании  При амперометрических измерениях pH генерация водорода происходит на благородном металле.  При соединении с менее благородным металлом образуется электрораспределительный гальванический элемент.  Поскольку генерируются ионы водорода, ток ячейки's зависит от значения pH.  Недостатком этого метода является то, что различия в составе проб создают очень большие ошибки в измерениях pH, и этот метод не может дать надежных результатов в чрезвычайно концентрированных кислотах и ​​основаниях из-за эффектов, связанных со стеклянной мембраной pH.

В особых случаях измерение значения pH можно выполнить с помощью кондуктометрии (измерение проводимости).  Благодаря этому методу измерения pH любые мембранные эффекты сводятся к минимуму благодаря методике измерения.  Преимущество этого метода измерения pH заключается в том, что его относительно легко использовать.  Недостатком является то, что измерение проводимости измеряет всю активность ионов, а не только активность ионов водорода.  Кроме того, это измерение pH воспроизводимо и безопасно только при низких концентрациях ионов.

Относительно новым методом измерения значения pH является использование ионоселективного полевого транзистора (ISFET).  Вкратце, ISFET представляет собой транзистор с источником питания и стоком, разделенными изолятором.  Этот изолятор (затвор) изготовлен из оксида металла, в котором ионы водорода накапливаются так же, как и электрод.  Положительный заряд, который накапливается за пределами затвора, равен 'mirrored' внутри ворот равный отрицательный заряд генерирует  Как только это произойдет, ворота начнут проводить электричество.  Чем ниже значение pH, тем больше ионов водорода накапливается и тем больше энергии может течь между источником и стоком.  Датчики ISFET, подобно стеклянным pH-электродам, действуют в соответствии с уравнением Нернста.  Преимущество ISFET в том, что они очень маленькие.  Фактический полевой транзистор имеет размер всего 0,2 мм.2  Недостатком использования ISFET для измерения pH является то, что они имеют сравнительно короткий срок службы и низкую долговременную стабильность, а типичный жизненный цикл использования составляет несколько недель.

Наиболее распространенным методом измерения значения pH является использование электродов для измерения pH, таких как датчик pH от BOQU Instrument.  Эти устройства для измерения pH электрохимические датчики, состоящие из измерительного электрода и электрода сравнения.  Электрод для измерения pH изготовлен из специального стекла, которое из-за свойств своей поверхности особенно чувствительно к ионам водорода.  Электрод для измерения pH заполнен буферным раствором, значение pH которого составляет 7  При помещении электрода для измерения pH в тестовый раствор изменение напряжения измеряется pH-электродом путем сравнения измеренного напряжения со стабильным эталонным электродом.  Это изменение регистрируется pH-метром, например pH-метром PHG-2081X, настольным pH-метром PHS-1705 или профессиональным портативным pH-метром PHS-1701, и преобразуется в отображаемое измеренное значение pH.

Из этих методов измерения значения pH на данный момент лучшим является использование pH-электродов.  Не существует другой системы измерения pH, которая обеспечивала бы такую ​​высокую надежность, точность и скорость измерения pH во всем диапазоне pH.  Минимальным недостатком использования стеклянных pH-электродов для измерения pH является тот факт, что стеклянные электроды хрупкие и требуют осторожного обращения.  Этот недостаток преодолевается за счет использования гелевых pH-электродов в тех случаях, когда электроды должны быть более прочными.