pH متر چیست و نحوه اندازه گیری میزان pH

pH متر چیست و نحوه اندازه گیری میزان pH

قسمت دوم

pH چیست ، pH متر چگونه کار میکند ، الکترود های pH

در قسمت اول دانستیم که pH چیست و با تئوری و نحوه اندازه گیری میزان pH آشنا شدیم و متوجه شدیم میزان پی اچ از اختلاف پتانسیل بین دو الکترود مرجع و pH به دست می آید. در ادامه میخواهیم شما را بااین دو الکترود بیشتر آشنا نماییم.

 

سیستم سنجش pH

نحوه اندازه گیری pH
نحوه اندازه گیری pH در یک pH متر

الکترود pH

سنسور pH یک نیم سلول (یا نیمی)از یک سلول الکتروشیمیایی است که از یک غشاء شیشه‌ای خاصی تشکیل شده است و به غلظت یون های هیدروژن حساس است.

الکترود مرجع

نیمه سلول دیگر از سلول الکترود  شیمیایی است که می‌تواند ولتاژ ثابت و پایداری را ارائه دهد و کاملاً به مقدارpH محلول غیر وابسته است. همانطور که میدانید اختلاف پتانسیل یک نقطه باید نسبت به اختلاف پتانسیل یک نقطه دیگر که پتانسیل مرجع یا رفرنس نامیده میشود اندازه گیری شود. درالکترود های pH میزان ولتاژ تولید شده به وسیله سنسور pH (که به غلظت یون های هیدروژن بستگی دارد) نسبت به ولتاژ الکترود مرجع سنجیده می‌شود.

الکترودهای نیم سلولی و الکترود های ترکیبی

تا سال ۱۹۷۰، استفاده از دو الکترود مجزا جهت اندازه گیری های pH رایج بود ، یک الکترود شیشه‌ای pH و یک الکترود مرجع؛ اماامروزه رایج‌تر است که از یک الکترود ترکیبی که هر دو الکترود سابق را در خود جای داده است استفاده شود. البته الکترودهای مرجع هنوز هم بصورت مجزا مورد استفاده قرار میگیرند، یکی از پراستفاده ترین بخش ها که از این الکترود بصورت مجزا استفاده میشود استفاده بعنوان الکترود مرجع در الکترودهای یون انتخابی (ISE) میباشد.

 

الکترودهای مرجع و pH
الکترود مرجع و الکترود pH بصورت جداگانه
الکترود pH ترکیبی
الکترود های مرجع و pH بصورت ترکیبی

واحد اندازه گیری

واحد سنجش یک pH متر ولتاژ سلول الکتروشیمیایی را دریافت می نماید و آن را به واحد سنجش معنادار pH تبدیل میکند.

 

بافرهای شیمیایی کالیبراسیون

بافر های استانداردهای ثابت و کاملاً مشخصی هستند که برای کالیبراسیون مورد استفاده قرار میگیرند. برای اندازه گیری دقیق استفاده از یک یا دو بافر جهت کالیبراسیون توصیه شده است.

لازم به ذکر است بهتر است این دو بافر به گونه ای انتخاب شوند که pH حدودی نمونه بین این دو رنج باشد. برای مثال اگر فکر میکنیم نمونه ما دارای pH حدود ۵ است بهتر است از محلول های کالیبراسیون ۴٫۰۱ و ۷٫۰۱ برای کالیبراسیون در دو نقطه pH متر خود استفاده نماییم. علت این انتخاب در زمان توضیح میزان افست و شیب نمودار پی اچ شرح داده خواهد شد.

ترمومتر یا پراب سنجش دما

اندازه گیری دما در زمان کالیبراسیون و سنجش میزان pH بسیار مفید است  چرا که مطابق  معادله Nernst فاکتور شیب خط با تعیین میزان دما مشخص میشود. ترمومتر ها جهت اندازه گیری دما یا بصورت مستقل در pH متر ها قرار میگیرند و یا ممکن است درون الکترود های pH ساخته(با استفاده از ترمیستور ها) شوند. در هر صورت اندازه گیری دما باعث میشود مقادیر اندازه گیری شده بصورت خودکار جبرانسازی و یا اصلاح دمایی شوند و در نتیجه خطاها اندازه گیری کاهش یابد.

همزن مغناطیسی

در آزمایشگاه هابه منظور یکنواخت نگاه داشتن دما و سایر ویژگی ها مورد استفاده قرار میگیرند. همزن مغناطیسی به وسیله میله‌ مغناطیسی، پیوسته بافر و یا نمونه را هم میزند.

Magnetic Stirer

 

اتصالات منفرد در مقابل اتصالات مضاعف

الکترودهایی که در گذشته مورد استفاده قرار میگرفتند معمولاً دارای اتصال منفرد یا Single Junction بودند. همان طور که در شکل زیر نشان داده شده است، این الکترودها فقط از یک نقطه با محلول مورد آزمایش و یا نمونه  ارتباط دارند.

در شرایط معکوس و بر اثر عواملی مانند:فشار بالا، دمای بالا و محلول‌های با خاصیت بالای اسیدی و یا بازی جریان گردش مثبت الکترود به محلول از طریق پل ارتباطی یا Single Junction اغلب معکوس شده و باعث ورود محلول نمونه به محفظه سلول مرجع و آلوده شدن الکترود مرجع و خرابی آن خواهد شد.

مشکل دیگر در الکترودهای Single Junction گرفتگی احتمالی محل ارتباط به علت ته نشینی AgCl درون الکترود مرجع است. AgCl درون محلول نمونه میزان حل شوندگی کمتری به نسبت محلول درون سلول مرجع دارد، بنابراین وقتی محلول الکترود در تماس با نمونه قرار میگیرد، مقداری از AgCl روی بخش خارجی محل اتصال رسوب می نماید. این مسئله باعث خوانش‌ سخت‌تر و تغییر غیر یکنواخت مقادیر نمایش داده شده روی نمایشگر سنسور خواهد شد. معایب ذکر شده در الکترودهای با نقطه اتصال منفرد منجر به پیدایش نسل بعدی الکترودها گردید.

الکترود های با اتصال دوگانه هانا یا Double Junction

همان طور که از نام آن برمی‌آید، دو بسط دارد، که تنها یکی از آنها در تماس با نمونه است، در شرایط معکوس، همان ورود از نمونه محلول به الکترود مرجع مشاهده میگردد، اما از آنجایی که سیستم الکترود مرجع به صورت فیزیکی از قسمت میانی جدا شده است و در تماس با مستقیم با نمونه نیست، میزان آلودگی انتقال یافته بدینوسیله به شدت کاهش میابد. از طرف دیگر احتمال گرفتگی محل اتصال در این الکترودها نیز کمتر می‌شود، چرا که محلول قرار گرفته در محفظه میانی فاقد AgCl  میباشند و در نتیجه بعلت عدم وجود AgCl در این قسمت ته نشینی این ترکیب نیز مشاهد نخواهد گردید .

محلول درون الکترود های با اتصال منفرد از نوع HI7071 هستند که شامل:       ۳٫۵M KCL+AgClهستند، در حالی که الکترودهای با اتصال مضاعف معمولاً از محلول های HI7082 استفاده میکنند که شامل  ۳٫۵M KCL می‌شود.

الکترود Single Junction و Double Junction
الکترود های ترکیبی مورد استفاده در یک pH متر

انواع بسط‌ها ویا Junctions

سرامیک متخلخل

معمولاً در الکترودهایی با بدنه شیشه‌ای استفاده می‌شود، زیرا سرامیک با ضریب انبساط دمایی درست می‌تواند به شیشه به راحتی جوش بخورد. سرامیک با میزان تخلخل و قطرهای مختلفی وجود دارد که به آن دیافراگم نیز می‌گویند.

 پلی تترا فلورو اتیلن متخلخل (PTFE)  

ماهیتی آبگریز دارد و دارای میزان تخلخل‌های متفاوتی است. به خاطر مزیت‌های شیمیایی این ماده به صورت گسترده در صنایع استفاده می‌شود.

فیتیله فیبری و یا Fiber Wick

الکترود های باJunction های مختلف

این نوع بسط اغلب در الکترودهای با بدنه پلاستیکی  و الکترولیت نوع ژل استفاده می‌شود. مزیت این بسط این است که تجدید پذیر است و مانند پارچه میتواند از محل قرار داده شده به بیرون کشیده شده و محل اتصال را با سطحی غیر آلوده و تمیز مجدداً بپوشاند

بسط بازOpen Junction 

این نوع اتصال اغلب در نیم سلول مرجع که با ژل خاصی پر شده و با تماس مستقیم با محلول است استفاده میشود. مزیت بسط باز این است که مقاومت تماسی کمی دارد و احتمال گرفتگی نقطه اتصال نیز کاهش پیدا می نماید.

سبک مخروطیCone Style 

این نوع بسط هم تجدیدپذیر است. مانند پارچه ای می‌توان آنها را حرکت دارد. این اتصال میزان جریان بالاتر از نوع سرامیکی دارد و اغلب برای سنجش‌های ISE انتخاب می‌شود.

دیگر انواع بسط‌ها عبارتند از:

بسط مویرگی Capillary Junction

این نوع از اتصال می‌تواند با شیشه صاف یا مات تولید شود. مزیت بسط مویرگی این است که میزان جریان سریعی دارد و کانال آن باز است. معمولاً برای الکترولیت‌های ضخیم‌تر استفاده می‌شود.

پلاتینیوم بازOpen Platinum

این سبک از بسط تا حدی با سیم‌های Pt نازک آب‌بندی شده است که در اطراف شیشه اصلی قرار دارد و مسیری را برای نشت فراهم می‌سازند. این نوع دارای میزان جریان بالایی است.

فایبرگلاسFiber Glass

این نوع بسط بسیار مشابه بسط فایبر است که در آن بسط معمولاً تجدید پذیر است و بسته به تراکم فایبر گلاس، میزان جریان بالایی دارد.

 

 

خواهشمند است با ثبت نظرات ارزشمند خود، ما را در بهتر نمودن فعالیت مجله اینترنتی مان یاری نمایید.

 

با تشکر از وقت شما

 

هانا-ایران|Hanna-Iran

نماینده انحصاری محصولات هانا در ایران

پایان قسمت دوم

تهیه کننده: ح.رضاپور

 

نظرات (2)

سمیع

جامع و کاربردی بود! 🙏

    مدیریت سایت

    از این که با نظرات خود ما را یاری می نمایید، متشکریم.

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
جهت استعلام قیمت، تماس بگیرید