اساس کار ph سنج های دیجیتالی

بسم الله الرحمن الرحیم

روش کار ph سنج های دیجیتالی :

Ph متر یک سلول یا پیل الکتروشیمیایی است. می دانید پیلها از دو الکترود تشکیل شده اند. در ph متر، دو الکترود عبارتند از یک الکترود مرجع کالومل و یک الکترود شیشه ای. الکترودهای شیشه ای متداولترین نوع الکترودهای غشایی است که اغلب برای تعیین و اندازه گیری pH محلول از آنها استفاده می شود. الکترود شیشه ای از مهروموم کردن یعنی متصل کردن یک شیشه ی نازک و حساس به pH ، به نوک انتهایی یک لوله ی شیشه ای با دیواره ی کلفت ساخته شده است. درون حباب کوچک با دیواره ی نازک، محلولی از هیدروکلریک اسید معمولاً 1/0 مولار وجود دارد که بانقره کلرید اشباع شده است. یک سیم نقره ای از بالای الکترود وارد شده و پس از عبور از دیواره های شیشه ای، در این محلول اسید فرو رفته است.و به وسیله ی یک هادی خارجی به یکی از دو پایانه ی یک وسیله ی اندازه گیری پتانسیل وصل شده است. این الکترود درون محلولی قرار می گیرد که قرار است pH آن اندازه گیری شود که غلظت یون هیدروزن آن با غلظت یون هیدروژن درون غشای شیشه ای متفاوت است. یک الکترود کالومل به انتهای دیگر وسیله ی اندازه گیری پتانسیل وصل شده است. درواقع در سرتاسر غشای نازک شیشه ای، که دو محلول با غلظت های مختلف یون هیدروژن را از هم جدا می کند، ایجاد می شود و این پتانسیل اندازه گیری و درنتیجه مقدار pH گزارش می شود. به عبارت دیگر درون الکترود شیشه ای، یک محلول با غلظت معین از H+ وجود دارد. این الکترود درون محلولی با غلظت متفاوت (که قرار است اندازه گرفته شود) از H+ قرار می گیرد. درنتیجه ی اختلاف در میزان غلظت H+ یک اختلاف پتانسیل به وجود می آید. این اختلاف پتانسیل اندازه گرفته شده به ph محیط ربط داده می شود.

اختلاف پتانسیل را به کمک معادله ی نرنست به دست می آورند:
E=E0 – 0.05916 log1/[H+]

چون داریم:
Log1/x=-logx

معادله ی فوق به صورت زیر در می آید:
E=E0+0.05916log[H+]

برای نیم سلول هیدروژن E0 مساوی صفر ولت است. همچنین می داینم که –log[H+]=pH . با جایگزین کردن این کمیتها ، خواهیم داشت:
E=-0.05916 pH

از معادله ی نرنست، به آسانی می توان دریافت که هر واکنشی که شامل یونهای هیدروژن H+ است، دارای پتانسیل وابسته به غلظت H+ است . این اصل در یک pH سنج به کار می رود. با ترکیب شدن الکترود مرجع با الکترود هیدروژن که در بالا توضیح داده شد، می توان pH یک محلول را به طور الکتریکی اندازه گرفت. الکترود مرجع در اینجا الکترود سیر شده ی کالومل Hg2Cl2 است. زیرا ولتاژ این الکترود ثابت و مشخص است. الکترود در محلولی که قرار است pH آن تعیین شود، فرو برده می شود. پتانسیلی که به وسیله ی الکترود پدید می آید، توسط یک میلی ولت سنج اندازه گیری می شود. بدین ترتیب می توانید پی ببرید که ولتاژ حاصل به وسیله ی الکترود، یک تابع خطی از pH است. همین رابطه به ما امکان می دهد تا pH سنج را مستقیماً به جای میلی ولت با واحدهای pH درجه بندی کنیم. با این کار شیمیدان نیازی ندارد که ولت را به واحدهای pH تبدیل کند.


منبع