Was ist das Funktionsprinzip des pH-Meters?

Was ist das Funktionsprinzip eines pH-Meters?

Ein pH-Meter besteht aus einigen wichtigen Komponenten wie Messelektrode, Referenzelektrode und Temperatursensor.

Das pH-Meter schätzt die Spannung einer elektrochemischen Zelle und bestimmt anhand des Temperatursensors den pH-Wert einer Suspension.

Die meisten pH-Messgeräte enthalten Kombinationselektroden, bei denen die pH-Elektroden und der Temperatursensor in einem einzigen Rahmen gefertigt sind.

Die algebraische Summe der Potentiale der Messelektrode, der Referenzelektrode und der Flüssigkeitsverbindung wird als Gesamtpotential oder Spannung bezeichnet.

Die Referenzelektrode enthält eine neutrale Lösung wie Kaliumchloridlösung mit einer festen Konzentration. Es gibt eine stabile Spannung.

Im Gegensatz dazu hängt das Potential der Messelektrode vollständig vom pH-Wert der Suspension ab.

Die Potentialschwankung (Spannung) zwischen einer pH-Glasmembran der pH-Messelektrode und einer Referenzelektrode, die in die zu untersuchende Probenflüssigkeit eingetaucht ist, wird abgeschätzt.

Wenn die beiden Elektroden in die Probensuspension eingetaucht werden, findet der Ionenaustauschprozess statt, bei dem einige der Wasserstoffionen zur Außenfläche der Messelektrode strömen und einige der darin enthaltenen Metallionen verdrängen.

Ebenso wandern einige der Metallionen von der Glaselektrode in Richtung Probensuspension. Die Reaktion des Potenzials der Referenzelektrode auf pH-Schwankungen ist vernachlässigbar oder sie bleibt von pH-Schwankungen unbeeinflusst und erzeugt daher eine stabile Spannung.

An der Innenfläche der Glaselektrode finden zusätzlich Austauschprozesse aus der Probensuspension statt.

Dies erzeugt eine potentielle Variation (Wasserstoffionenaktivität) zwischen ihnen. Das Liquid-Junction-Potential ist normalerweise winzig und nahezu konstant, was im Wesentlichen von der Intensität der Ionen in der Probensuspension abhängt.

Alle drei Potenziale werden mit einem Hochimpedanz-Voltmeter zusammengefasst und eingestuft.

Die über der Glaselektrodenmembran erzeugte Potentialspannung ist temperaturabhängig und hat einen Temperaturkoeffizienten von etwa 0,3 % pro ° C.

Die pH-Messgeräte verfügen über Vorkehrungen zur Verbesserung der pH-Messungen bei Temperaturänderungen. Dies wird als automatische Temperaturkompensation (ATC) bezeichnet.

Der Ausgang des Impedanz-Voltmeters sind Spannungsmessungen und es muss kalibriert werden, um eine präzise pH-Messung durchzuführen.

Die Kalibrierung erfolgt durch Eintauchen der Messelektrode in Pufferflüssigkeit mit bekanntem pH-Wert, was dabei hilft, den Millivolt-Messwert als pH-Messung der Probensuspension bei der zugeführten Temperatur zu verstehen.