El medidor de pH (también conocido como medidor de acidez) es un instrumento utilizado para medir con precisión la acidez y alcalinidad de la solución.Su principio central se basa en el efecto electroquímico y la ecuación de nenst, y el pH se convierte midiendo la fuerza eléctrica generada entre el sistema de electrodos y la solución medida.

　　I. principio de medición del núcleo: fuerza electromotriz de la batería original y ecuación de nenst

El principio de funcionamiento del medidor de pH (medidor de acidez) es esencialmente utilizar un sistema de batería original. El sistema está compuesto por dos electrodos - El electrodo indicador (generalmente el electrodo de vidrio) y el electrodo de referencia (como el electrodo de caléndula o el electrodo de cloruro de plata - plata) - que se sumergen simultáneamente en la solución a medir. El papel clave del electrodo de referencia es proporcionar un potencial de electrodo conocido y estable como referencia para la medición. La singularidad de los Electrodos de vidrio es su película de vidrio especial sensible a los iones de hidrógeno en la parte delantera. Cuando entra en contacto con la solución, su potencial de membrana cambia en respuesta a los cambios en la actividad de los iones de hidrógeno en la solución.

La batería original formada por estos dos electrodos en solución, cuya fuerza eléctrica total (batería e) generada es la suma algebrebrica del potencial del electrodo de referencia (referencia e) con el potencial del electrodo de vidrio (vidrio e), es decir, la batería e = referencia e + vidrio E. La relación entre esta fuerza electromotriz y la actividad de los iones de hidrógeno en la solución sigue la ecuación de nenst: e = E + (rt / f) * ln [h]

Entre ellos, e es el potencial del electrodo, e es el potencial del electrodo estándar, R es la constante de gas, t es la temperatura termodinámica, F es la constante de Faraday y [h] es la concentración de iones de hidrógeno. Después de convertir la ecuación, se puede obtener que a 25 ° c, por cada unidad de pH de la solución, el potencial del electrodo cambia en aproximadamente 59,16 MV en consecuencia. El Potenciómetro de precisión (amperímetro) de alta resistencia en el interior del pH es responsable de medir esta pequeña diferencia de potencial y amplificarla, y finalmente convertirla directamente en una lectura de pH que se muestra.

　　II. importancia de la compensación de temperatura

El valor de cambio de potencial en la ecuación de nenst está directamente relacionado con la temperatura (t). Por lo tanto, para garantizar la precisión de la medición a diferentes temperaturas, los phímetros modernos tienen funciones de compensación de temperatura (como perillas de compensación de temperatura o sondas automáticas de inducción de temperatura) para corregir las desviaciones de medición causadas por cambios de temperatura.

　　III. componentes clave de los instrumentos y desarrollo moderno

Los electrodos separados por instrumentos tradicionales han sido reemplazados más por electrodos compuestos. El electrodo compuesto integra el electrodo indicador de vidrio y el electrodo de referencia en uno, y se llena con una solución saturada de kci como líquido de referencia interno, lo que es más conveniente de usar. De acuerdo con los escenarios de aplicación y los requisitos de precisión, los instrumentos han desarrollado una variedad de tipos, incluyendo bolígrafos, portátiles, escritorios de laboratorio y online industrial de alta precisión. Su nivel de precisión varía de 0,2 a 0001, y cuanto menor sea el número, mayor será la precisión.

　　IV. necesidad de calibrar en funcionamiento

Debido a que el potencial del electrodo cambia lentamente con el tiempo, para obtener resultados precisos, el pH debe calibrarse antes de la medición, generalmente utilizando el método de calibración de dos puntos. Es decir, primero se realiza la calibración de "posicionamiento" con un amortiguador estándar de pH = 7, y luego se selecciona un amortiguador estándar de pH = 4 (para soluciones ácidas) o Ph = 9,18 / 10 (para soluciones alcalinas) para la calibración de "pendiente" de acuerdo con la acidez y alcalinidad de la solución a medir. La calibración puede eliminar eficazmente los errores del sistema causados por factores como el potencial asimétrico y el potencial líquido del electrodo.

En resumen, El medidor de pH (medidor de acidez) se basa en principios electroquímicos, midiendo con precisión la diferencia de potencial del electrodo causada por cambios en la actividad de los iones de hidrógeno y utilizando la ecuación de nenst para convertirlo a Ph. Su diseño combina hábilmente las tecnologías químicas, físicas y electrónicas para convertirlas en herramientas analíticas vitales en los campos de la investigación científica y la industria.