PH-Meter mit dem Prinzip

- Feb 23, 2018-

Was ist pH? Der pH-Wert ist die lateinische Abkürzung für "Pondus hydrogenii" (Pondus = Druck, Wasserstoff = Wasserstoff), der die Aktivität von Wasserstoffionen in einer Substanz misst. Diese Aktivität steht in direktem Zusammenhang mit der sauren, neutralen und alkalischen wässrigen Lösung. Wasser ist chemisch neutral, aber es ist nicht frei von Ionen, selbst wenn es chemisch rein ist, mit Spuren von Dissoziation: Streng genommen existieren Wasserstoffkerne nicht in einem freien Zustand, bis sie hydratisiert sind.

H2O + H2O = H3O + + OHˉ, da die Konzentration von Hydroniumionen (H3O +) der Konzentration von Wasserstoffionen (H +) entspricht, kann die obige Formel in die folgenden allgemein verwendeten Formen vereinfacht werden:

H2O = H + + OHˉ

Das positive Wasserstoffion wird hier in der Chemie als "H + -Ion" oder "Wasserstoffkern" ausgedrückt. Hydronukleare Kerne werden als "Hydroniumionen" bezeichnet. Negative Hydroxidionen werden "Hydroxidionen" genannt.

Mit dem Gesetz der Massenwirkung kann man eine Gleichgewichtskonstante für die Dissoziation von reinem Wasser finden:

K = H 3 O + × OH ----- H 2 O

Da nur eine sehr kleine Menge Wasser dissoziiert ist, ist die Molmasse von Wasser tatsächlich eine Konstante, und die Gleichgewichtskonstante K ergibt das Produkt KW von Wasser.

KW = K × H 2 O KW = H 3 O + · OH - = 10 - 7 · 10 - 7 = 10 - 14 mol / l (25 ° C)

Das heißt, es gibt 10 bis 7 Mol H 3 O + -Ionen und 10 bis 7 Mol OHˉ-Ionen für 1 Liter reines Wasser bei 25 ° C.

In neutraler Lösung beträgt die Konzentration von Wasserstoffion H + und Hydroxidion OHˉ 10 - 7 mol / l. Sowie:

Wenn ein Überschuss an H + -Ionen vorhanden ist, ist die Lösung sauer. Säuren sind Substanzen, die Wasserstoffionen H + in der wässrigen Lösung frei machen. Wenn OH-Ionen frei sind, ist die Lösung ebenfalls alkalisch. Da der H + -Wert ausreichend ist, um die Art der sauren oder alkalischen Lösung anzugeben, um die Verwendung der molekularen Konzentration des Negativindex zu vermeiden, empfahl der Biologe Soernsen (Soernsen) im Jahre 1909 diesen unbequem zu verwenden. Der Wert wurde ersetzt durch einen Logarithmus und ist definiert als "pH". Die mathematische Definition von pH ist der übliche Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration. Dh pH = -log [H +].

Daher ist der pH-Wert der negative Logarithmus der Ionenkonzentration der Base 10:

Die Änderung des pH-Wertes von 50 m³ Wasser erfordert 500 l Bleichmittel von pH 2 bis pH 3. Von pH 6 bis pH 7 werden jedoch nur 50 L Bleichmittel benötigt.

Es gibt viele Möglichkeiten, den pH-Wert zu messen, hauptsächlich chemische Analysemethoden, Peilstabmethoden, potentielle Methoden. Werden hauptsächlich potentiometrische pH-Werte gemessen.

Die für die Potenzialanalyse verwendete Elektrode wird als galvanische Zelle bezeichnet. Die ursprüngliche Batterie ist ein System, dessen Aufgabe es ist, die chemische Reaktionsenergie in Elektrizität umzuwandeln. Die Spannung dieser Batterie wird elektromotorische Kraft (EMK) genannt. Diese elektromotorische Kraft (EMK) besteht aus zwei Halbzellen, von denen eine die Indikatorelektrode genannt wird und deren Potential mit einer spezifischen Ionenaktivität wie H + in Beziehung steht; die andere Halbzelle ist eine Referenzhalbzelle, üblicherweise als Referenzelektrode bezeichnet, an die üblicherweise die Messlösung angeschlossen und mit dem Messgerät verbunden ist.

Zum Beispiel wird eine Elektrode aus einem Silberdraht hergestellt, der in eine Silberionen enthaltende Salzlösung eingeführt wird, die aufgrund der unterschiedlichen Aktivitäten von Silberionen in den zwei Phasen des Metalls und der Salzlösung Ionen an der Grenzfläche zwischen dem Draht und der Lösung bildet Der Ladevorgang und die Bildung einer bestimmten Potentialdifferenz. Verlor elektronische Silberionen in die Lösung. Dieser Prozess erreicht schließlich ein Gleichgewicht, wenn kein externer Strom für das Rückwärtsladen angelegt wird, dh kein Stromfluss. Die Spannung, die in diesem Gleichgewichtszustand vorliegt, wird als Halbzellenpotential oder Elektrodenpotential bezeichnet. Diese (wie oben beschrieben) Elektrode, die aus Metall und einer Lösung besteht, die das Metallion enthält, wird als ein erster Typ von Elektrode bezeichnet.

Die Messung dieses Potentials erfolgt gegenüber einer Referenzelektrode, deren Potential unabhängig von der Zusammensetzung der Salzlösung ist. Diese Referenzelektrode mit ihrem eigenen Potential wird auch als zweite Elektrode bezeichnet. Für solche Elektroden ist der Metalldraht mit einer Schicht eines schwerlöslichen Salzes eines solchen Metalls (z. B. Ag / Agcl) bedeckt und in die Elektrolytlösung eingesetzt, die das Anion des Metallsalzes enthält. Die Größe des Halbzellenpotentials oder des Elektrodenpotentials zu dieser Zeit hängt von der Aktivität solcher Anionen ab.

Die Spannung zwischen diesen beiden Elektroden folgt der Nernst-Gleichung:

1.jpg

Nernst-Formel

Wo: E-Potential

E0 - Standardspannung der Elektrode

R-Gas-Konstante (8.31439 Joule / Mol und ° C)

T-Kelvin-Absoluttemperatur (Beispiel: 20 ° C entspricht (273,15 + 20) 293,15 Kelvin)

F-Faradays Konstante (96493 Banked / Equivalent)

n-Wertigkeit des gemessenen Ions (Silber = 1, Wasserstoff = 1)

ln (aMe) - Der Logarithmus der Ionenaktivität aMe

Die Standard-Wasserstoffelektrode ist der Bezugspunkt für alle möglichen Messungen. Die Standard-Wasserstoffelektrode ist ein Platindraht, der mit Platinchlorid elektroplattiert (beschichtet) und von Wasserstoffgas (fester Druck von 1013 hPa) umgeben ist.

Ein Eintauchen dieser Elektrode bei 25 ° C H3O + Ionengehalt von 1 mol / l Lösung wird in elektrochemischem Referenz-Halbzellenpotential oder Elektrodenpotential gebildet. Unter diesen ist es schwierig, die Wasserstoffelektrode als Referenzelektrode praktisch zu verwenden, so dass eine zweite Art von Elektrode als Referenzelektrode verwendet wird. Am gebräuchlichsten sind Silber / Silberchlorid-Elektroden. Die Elektrode reagiert mit Änderungen der Chloridionenkonzentration durch Auflösen von AgCl.

Das Elektrodenpotential der Referenzelektrode wird durch ein gesättigtes kcl Reservoir (z. B. 3 mol / l kcl) stabilisiert. Elektrolytlösung in flüssiger oder gelförmiger Form wird mit der zu testenden Lösung durch die Membran verbunden.

Silberelektrode und Ag / AgCl-Referenzelektrode können verwendet werden, um den Silberionengehalt in der Filmwaschlösung unter Verwendung der obigen Elektrodenkombination zu messen. Die Silberelektrode kann auch durch eine Platin- oder Goldelektrode für die Redoxpotentialmessung ersetzt werden. Zum Beispiel: eine Metallionenoxidationsstufe.

Die am häufigsten verwendete pH-Indikatorelektrode ist eine Glaselektrode. Es ist ein Endglas für pH-empfindliche Glasfilme. Röhrchen gefüllt mit gesättigter AgCl 3 mol / l kcl-Pufferlösung, pH 7. Die auf beiden Seiten des Glasfilms vorhandene Differenz des pH-Differenzpotentials wurde mit einem Ag / AgCl-Leitungssystem gemessen,

Wie die zweite Elektrode, Export. pH-Verbundelektrode und pH-Festkörperelektrode,

Dieser Potentialunterschied folgt der Nernst-Formel:

2.jpg

Nernst-Formel

Die E0, R, T (298,15 K oder 25 ℃) und andere Werte in der obigen Formel wurden:

E = 59,16 mV / 25 ° C pro pH (wobei In (H 3 O +) in pH umgewandelt wurde)

Wo R und F Konstanten sind, ist n die Valenz und jedes Ion hat seinen festen Wert. N = 1 für Wasserstoffionen. Die Temperatur "T" als Variable spielt eine große Rolle in der Nernst-Formel. Wenn die Temperatur ansteigt, wird der Potentialwert zunehmen.

Für jeden 1 ° C Temperaturanstieg wird eine mögliche Änderung von 0,2 mv / pro pH verursachen. Der Wert des pH-Wertes zeigt eine Änderung von 0,0033 pH pro 1ºC ersten pH-Wert an.

Dies bedeutet, dass bei Temperaturmessungen zwischen 20 ° C und 30 ° C und ca. 7 pH Temperaturänderungen und bei Anwendungen mit einer Temperatur> 30 ° C oder <20 °="" c="" und="" einem="" ph-wert="" von="" 8="" oder="" 6="" nicht="" ausgeglichen="" werden="" müssen="" ,="">

Industrie- pH-Meter , ist eine häufig verwendete industrielle Ausrüstung, hauptsächlich verwendet, um den pH-Wert des flüssigen Mediums genau zu messen. Sowie Installation, Reinigung, Anti-Interferenz und andere Fragen zu berücksichtigen

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