Definiranje pH

pH je numerički prikaz gram-ekvivalenta po litri koncentracije vodikovih iona u bilo kojoj otopini. Ona varira između 0 i 14. To je logaritamsko mjerenje molova vodikovih iona po litri otopine. Otopine s pH vrijednosti između 0 i 7 su kisele otopine s velikom koncentracijom vodikovih iona, dok su otopine s pH vrijednostima između 8 i 14 osnovne otopine s malom koncentracijom vodika. Otopine koje imaju pH vrijednost 7 su neutralne otopine. Mjerenje pH daje mjeru lužnatosti ili kiselosti otopine.

Zašto je mjerenje pH neophodno?

Za praćenje razine pH krvi koja mora biti između 7,35 i 7,45
Praćenje razine pH tla za optimalan rast usjeva prema zahtjevima.
Praćenje pH kiše kako bismo mogli otkriti onečišćujuće tvari u zraku ako kišnica postane kiselija.
Za praćenje pH mnogih drugih svakodnevno korištenih proizvoda poput mlijeka, šampona itd.

Tri načina za mjerenje pH otopine

Korištenjem trake indikatora koja kada se stavi u otopinu, u skladu s tim promijeni boju. Zatim se traka izvadi i boja joj se uskladi s bojom na karti boja kako bi se odredila odgovarajuća pH vrijednost.
Korištenjem tekućine s indikatorom pH, gdje se u tekućinu dodaje nepoznata otopina, a promijenjena boja tekućine podudara se s već dostupnom bojom na kotačiću za boje, da se odluči o pH vrijednosti.
Korištenjem pH senzora gdje se sonda može jednostavno umetnuti u otopinu i može se izvršiti očitanje pH vrijednosti.

5 Prednosti upotrebe pH metra u odnosu na druge metode

Daju preciznija mjerenja.
Mogu se lako koristiti.
Očitanje pH lakše je usporedno.
Daju preciznija mjerenja jer mogu izmjeriti do 1/100^thpH jedinice.
Mogu se ponovno koristiti.

Načelo pH metra ili pH senzora

pH-mjerač u osnovi djeluje na tome da sučelje dviju tekućina stvara električni potencijal koji se može izmjeriti. Drugim riječima, kada se tekućina unutar kućišta od stakla stavi u otopinu koja nije ta tekućina, postoji elektrokemijski potencijal između te dvije tekućine.

Komponente pH osjetnika

To je u osnovi elektroda koja se sastoji od 4 komponente:

Mjerna elektroda : To je cijev izrađena od stakla, a sastoji se od tanke staklene žarulje zavarene na nju, napunjene otopinom kalijevog klorida poznatog pH od 7. Sadrži i blok srebrnog klorida pričvršćen za srebrni element. Stvara napon koji se koristi za mjerenje pH nepoznate otopine.

Mjerna elektroda

“električno izbrisiva programabilna memorija samo za čitanje ”

Referentna elektroda : To je staklena cijev koja se sastoji od otopine kalijevog klorida u prisnom kontaktu s blokom žive klorida na kraju kalijevog klorida. Koristi se za osiguravanje stabilne nultonatske veze za dovršetak cijelog kruga.

Referentna elektroda

Predpojačalo : Uređaj je za kondicioniranje signala i pretvara signal elektrode visoke impedancije u signal niske impedancije. Pojačava i stabilizira signal, čineći ga manje podložnim električnim bukama.

Predpojačalo

Odašiljač ili analizator : Koristi se za prikaz električnog signala senzora, a sastoji se od temperaturnog senzora za kompenzaciju promjene temperature.

Odašiljač ili analizator

Rad pH senzora:

Rad senzora pH

Elektroda se stavlja u čašu napunjenu otopinom čiji se pH treba izmjeriti. Staklena žarulja zavarena na kraju mjerne elektrode sastoji se od litij-iona koji su joj dopirani, što joj omogućuje da djeluje kao ionsko-selektivna barijera i omogućuje da vodikovi ioni iz nepoznate otopine migriraju kroz barijeru i u interakciji sa staklom, razvijajući elektrokemijski potencijal povezan s koncentracijom vodikovih iona. The mjerni potencijal elektrode tako se mijenja s koncentracijom vodikovih iona. S druge strane, referentni potencijal elektrode ne mijenja se s koncentracijom vodikovih iona i daje stabilan potencijal protiv kojeg se uspoređuje mjerna elektroda. Sastoji se od neutralne otopine kojoj je dopušteno izmjenjivanje iona s nepoznatom otopinom kroz porozni separator, stvarajući tako vezu s malim otporom kako bi se dovršio cijeli krug. Razlika potencijala između dviju elektroda daje izravno mjerenje koncentracije vodikovih iona ili pH sustava i prvo se pojačava da bi se ojačalo, a zatim daje voltmetru.

U = E_pH- JE_ref

“arduino projekti za štitove tipkovnice ”

JE_pH- Naponski potencijal mjerne elektrode

JE_ref- Naponski potencijal referentne elektrode

PH se izračunava na temelju Nernstove jednadžbe koja kaže da je promjena ukupnog potencijala za svaku promjenu pH

U = -kTpH

k- Boltzmannova konstanta, T- temperatura.

Mjere opreza pri mjerenju pH:

Potencijal elektrode mjerne elektrode ima tendenciju promjene u zavisnosti od temperature, što može utjecati na mjerenje pH. Iz tog razloga treba osigurati tehniku kompenzacije temperature. To se postiže ručno zasebnim mjerenjem temperature i unošenjem vrijednosti u pH metar ili pomoću automatske kompenzacije temperature koja se sastoji od senzor temperature dovedena na pH metar.
Budući da je staklo zapravo loš vodič električne energije, mjerna elektroda zapravo pruža veliki otpor u usporedbi s otporom referentne elektrode, uzrokujući veliki pad napona koji utječe na mjerenje izlaza. Rješenje ovog problema je upotrebom pojačanog mjerača s velikim otporom ili pomoću postavki za mjerenje napona nulte ravnoteže.
Fluorovodonična kiselina ne smije se koristiti u bilo kojoj otopini jer otapa staklo

Moderni pH senzori dostupni na tržištu:

PHE-45P : Može mjeriti pH u cijelom rasponu s osjetljivošću od 0,02pH i djeluje u temperaturnom rasponu od -5 do + 95 ° C. Sastoji se od temperaturnog kompenzatora Pt1000 RTD.

PHE-45P

WQ201 pH senzor : Izmjerava ga Global Water Instrumentation Inc i montirani su na 25ft morskih kabela duljine do 500 ft, s izlazom od 4-20mA.

WQ201 pH senzor

“najbolje mjesto za kupnju elektroničkih komponenti ”

Primjene Uključujući pH senzor

Kontrola pH

Mjerenje pH igra važnu ulogu u mnogim industrijskim primjenama, poput kontrole kemikalija u industrijskim uređajima za pročišćavanje, mjerenja sumpornog dioksida u rafinerijama šećera i optimizacije koagulacije u pročišćavanju vode. Pruža kontrolnu točku za neutraliziranje kiselina i baza.

Sustav za kontrolu pH koristi se za mjerenje pH otopine, a također kontrolira dodavanje neutralizirajućeg sredstva za održavanje otopine na neutralno definiranom pH. Sastoji se od pH analizatora i dva ili više pH senzora.

Kontrola pH

Sad kad smo imali osnovno znanje o pH senzoru i njegovoj primjeni u kontroli pH, obavijestite nas o nekim drugim primjenama ovog senzora. Ako ste nadalje pitali o ovoj temi ili o električnim i elektronički projekti ostavite komentare u nastavku.

Fotografije -