pH متر یک ابزار علمی است که برای اندازه گیری اسیدیته یا قلیایی یک محلول استفاده می شود. pH متر بر اساس اصل فناوری الکترود انتخابی یون (ISE) کار می کند ، جایی که از الکترود حساس برای اندازه گیری غلظت یونهای هیدروژن (H+) در یک محلول استفاده می شود. جهت خرید و استعلام قیمت پی اچ متر های کمپانی های معتبر مانند HANNA، میلواکی و یا سایر کمپانی ها با فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی روناکو در ارتباط باشید.

pH متر از سه قسمت اصلی تشکیل شده است: یک الکترود حساس به pH ، یک الکترود مرجع و یک ولت متر. الکترود حساس به pH معمولاً از یک غشای شیشه ای خاص ساخته می شود که به غلظت یون هیدروژن در یک محلول حساس است. الکترود مرجع به طور معمول از کلرید نقره و نقره ساخته شده است و پتانسیل مرجع پایدار را ارائه می دهد که با تغییر در pH محلول بی تأثیر است.

هنگامی که pH متر در یک محلول قرار می گیرد ، الکترود حساس به pH با یونهای هیدروژن در محلول واکنش نشان می دهد و این باعث ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی بین الکترود حساس به pH و الکترود مرجع می شود. ولت متر سپس این اختلاف پتانسیل را اندازه گیری می کند ، که برای تعیین مقدار pH محلول استفاده می شود.

مقدار pH با استفاده از معادله NERNST محاسبه می شود ، که تفاوت پتانسیل اندازه گیری شده به غلظت یون هیدروژن در محلول را نشان می دهد. معادله Nernst عبارتند از:

ph = -log [h+]

جایی که [H+] غلظت یون هیدروژن در محلول است.

به طور خلاصه ، یک pH متر با اندازه گیری اختلاف پتانسیل الکتریکی تولید شده توسط یک الکترود حساس به pH و یک الکترود مرجع در هنگام قرار دادن در یک محلول کار می کند. این اختلاف بالقوه سپس برای محاسبه مقدار pH محلول با استفاده از معادله *Nernst استفاده می شود.

ستون مقادیر قابل خوانش توسط pH متر های عمومی

برای آشنایی دقیق تر با الکترود مورد استفاده در pH متر:

غشای شیشه ای الکترود حساس به pH حاوی یک لایه نازک از ژل هیدراته است که از سیلیکات های هیدراته ساخته شده است. ژل حاوی مقادیر کمی از یون های فلزی ، معمولاً لیتیوم یا سدیم است که به افزایش حساسیت الکترود کمک می کند. هنگامی که الکترود در یک محلول غوطه ور می شود ، یونهای هیدروژن موجود در محلول با یون های فلزی موجود در ژل واکنش نشان می دهند و باعث می شود آنها با یون های هیدروژن جایگزین شوند. این یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین الکترود و الکترود مرجع ایجاد می کند ، که متناسب با لگاریتم غلظت یون هیدروژن در محلول است.

الکترود مرجع در pH متر معمولاً یک الکترود کلرید نقره ای نقره ای است که یک پتانسیل مرجع پایدار را فراهم می کند که با تغییر در pH محلول بی تأثیر است. الکترود مرجع از یک سیم نقره ای تشکیل شده است که با یک لایه کلرید نقره ای پوشانده شده است که در یک الکترولیت کلرید پتاسیم غوطه ور است. الکترولیت در تماس با محلول است که از طریق یک FRIT متخلخل اندازه گیری می شود ، که امکان تبادل یون ها بین الکترود مرجع و محلول را فراهم می کند.

از ولت متر در یک pH برای اندازه گیری اختلاف پتانسیل بین الکترود حساس به pH و الکترود مرجع استفاده می شود. ولت متر باید دقیق و دقیق باشد تا اختلافات بالقوه کوچک ایجاد شده توسط الکترودها اندازه گیری شود. ولت متر معمولاً با استفاده از محلول های بافر استاندارد با مقادیر pH شناخته شده کالیبره می شود ، که اجازه می دهد تا ساز استاندارد و دقیق باشد.

علاوه بر الکترودهای pH شیشه ای ، انواع دیگری از الکترودهای pH مانند الکترود pH حالت جامد ، الکترود سنجش گاز و الکترود مبتنی بر آنزیم نیز وجود دارد. این الکترودهای pH جایگزین مزایا و معایب خاص خود را دارند و در برنامه های خاص مورد استفاده قرار می گیرند که در آن خصوصیات آنها باعث می شود آنها از الکترودهای شیشه ای مناسب تر شوند.

نتیجه گیری:

به طور کلی ، pH متر ابزاری مهم است که در طیف گسترده ای از کاربردهای علمی و صنعتی برای اندازه گیری اسیدیته یا قلیایی یک راه حل استفاده می شود. دقت و دقت PH متر آن را به ابزاری اساسی برای برنامه هایی تبدیل می کند که در آن مقادیر pH نقش مهمی در نتیجه یک فرآیند یا آزمایش دارند.

یکی از عوامل مهمی که در هنگام استفاده از PH متر باید در نظر گرفت دما است. حساسیت الکترود pH تحت تأثیر دما است، بنابراین اندازه گیری pH در دمای ثابت بسیار مهم است. اکثر pH مترها دارای جبران خودکار دما (ATC) داخلی هستند که PH را برای جبران تغییرات دما تنظیم می کند.

هنگام اندازه گیری pH محلول، مهم است که اطمینان حاصل شود که محلول به هم زده می شود تا اطمینان حاصل شود که الکترود در معرض یک نمونه همگن قرار می گیرد. علاوه بر این، الکترود باید قبل و بعد از هر اندازه گیری با آب دیونیزه شسته شود تا از آلودگی یا نمونه باقیمانده روی الکترود بر اندازه گیری های بعدی جلوگیری شود.

pH متر معمولاً در کاربردهای مختلفی مانند صنایع غذایی و آشامیدنی، کاربردهای پزشکی و بالینی و در آزمایشات محیطی استفاده می شود. در صنعت غذا و نوشیدنی، اندازه گیری pH برای اطمینان از کیفیت و ایمنی ثابت محصولاتی مانند پنیر، شراب و آبجو مهم است. در کاربردهای پزشکی و بالینی، PH متر برای اندازه گیری pH مایعات بدن مانند خون، ادرار و بزاق استفاده می شود. در آزمایش های زیست محیطی، اندازه گیری pH برای نظارت بر کیفیت آب و اسیدیته در بدنه های آبی استفاده می شود.

به طور خلاصه، pH متر برای اندازه گیری اسیدیته یا قلیایی بودن یک محلول بر اساس اختلاف پتانسیل تولید شده بین یک الکترود حساس به pH و یک الکترود مرجع استفاده می شود. حساسیت الکترود pH تحت تأثیر دما است، بنابراین pH سنج ها معمولاً دارای جبران دمای خودکار هستند. pH متر به طور گسترده در صنایع و برنامه های مختلف برای اطمینان از کیفیت و ایمنی ثابت استفاده می شود.

برای مطالعه ی بیشتر

*معادله ی Nernst در حالت کلی:

معادله نرنست یک معادله اساسی در الکتروشیمی است و به طور گسترده برای محاسبه پتانسیل تعادل یک سلول الکتروشیمیایی استفاده می شود. سلول الکتروشیمیایی سیستمی است که در آن یک واکنش اکسیداسیون – احیا رخ می دهد که شامل انتقال الکترون از یک گونه به گونه دیگر است. چنین واکنش هایی می تواند یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو الکترود ایجاد کند که می تواند برای انجام محاسبات موجود در pH متر ها استفاده شود.

معادله نرنست به ما امکان می دهد پتانسیل تعادل یک سلول الکتروشیمیایی را محاسبه کنیم، که ولتاژی است که جریان خالص الکترون ها در آن متوقف می شود. این رویداد زمانی اتفاق می افتد که پتانسیل شیمیایی الکترون های آند با پتانسیل شیمیایی الکترون های کاتد برابر باشد. معادله نرنست غلظت گونه های اکسید شده و احیا شده در سلول و همچنین دما و تعداد الکترون های درگیر در واکنش را در نظر می گیرد.

از این معادله می توان برای محاسبه پتانسیل تعادل انواع مختلف سلول های الکتروشیمیایی از جمله سلول های گالوانیکی، سلول های الکترولیتی و سلول های غلظت استفاده کرد. در یک سلول گالوانیکی، واکنش خود به خود است و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد می کند که می تواند برای انجام کار مهار شود. در یک سلول الکترولیتی، یک پتانسیل الکتریکی خارجی برای هدایت واکنش در جهت غیر خود به خودی اعمال می شود. در یک سلول غلظت، اختلاف غلظت بین دو نیم سلول، اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد می کند.

معادله نرنست همچنین در فیزیولوژی برای محاسبه پتانسیل استراحت غشای سلولی، که اختلاف ولتاژ بین داخل و خارج سلول است، استفاده می شود. در این حالت غلظت یون ها در دو طرف غشای سلولی پتانسیل تعادل را تعیین می کند که با استفاده از معادله نرنست قابل محاسبه است.

به طور کلی، معادله نرنست یک ابزار قدرتمند در الکتروشیمی است و به طور گسترده برای محاسبه پتانسیل تعادل سلول های الکتروشیمیایی به خصوص در pH متر ها استفاده می شود.

معادله به صورت زیر بیان می شود:

E = E° – (RT/nF) ln(Q)

که در آن:

E پتانسیل تعادل سلول است
E° پتانسیل استاندارد الکترود در نیمه ی واکنش است
R ثابت گاز است (8.314 J/mol.K)
T دما بر حسب کلوین است
n تعداد الکترون های درگیر در واکنش است
F ثابت فارادی است (96485 C/mol)
Q ضریب واکنش است که نسبت غلظت محصولات به واکنش دهنده ها است.
معادله Nernst اغلب برای محاسبه پتانسیل غشایی یک سلول استفاده می شود که اختلاف پتانسیل الکتریکی بین داخل و خارج غشای سلولی است. این پتانسیل با گرادیان غلظت یون ها در سراسر غشاء و نفوذپذیری غشا به هر یون تعیین می شود.

جهت مشاوره و خرید پی اچ متر ها در انواع سایز ها و دقت ها با متخصصان فروشگاه تجهیزات آزمایشگاهی روناکو در تماس باشید.