Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại bút đo pH

CẤU TẠO MÁY ĐO PH

Máy đo pH được cấu tạo 2 phần: Một cái đầu dò. Đầu dò này được tạo thành từ 2 điện cực. Tính năng của đầu dò này là truyền tín hiệu điện tới đồng hồ điện  đây là cấu tạo thứ 2 của máy. Mục đích hiển thị đọc các giá trị pH mà đầu dò mang về.

1 – ĐẦU DÒ MÁY ĐO PH

Đầu dò của máy đo pH được thiết kế bằng kính có hai điện cực:

Một là điện cực cảm biến bằng thủy tinh và điện cực còn lại là điện cực tham chiếu. Một số máy đo pH có hai đầu dò riêng biệt, trong đó trường hợp một sẽ là điện cực cảm biến và một điểm tham chiếu khác.

 

– Cả hai điện cực là các bóng rỗng có chứa dung dịch kali clorua với một dây clorua bạc được lắp vào điện cực. Điện cực cảm biến thủy tinh có một bóng đèn được tạo thành từ một loại thủy tinh rất đặc biệt được phủ silica và muối kim loại. Điện cực cảm biến thủy tinh này đo pH như nồng độ của các ion hydro xung quanh đầu của bóng thủy tinh có tường mỏng. Điện cực tham chiếu có bóng đèn được tạo thành bằng thủy tinh hoặc nhựa không dẫn điện.

 

– Khi một kim loại được tiếp xúc với một kim loại khác, sự khác biệt điện áp xảy ra do sự khác biệt về tính chuyển động của electron. Tương tự như trường hợp với hai chất lỏng. Một máy đo pH đo cơ bản điện thế hóa học giữa một chất lỏng đã tích hợp bên trong điện cực thủy tinh và một chất lỏng không xác định bên ngoài.

Bởi vì bóng thủy tinh mỏng cho phép chủ yếu là các ion hydro nhỏ và nhanh tương tác với thủy tinh, điện cực thủy tinh đo lường tiềm năng điện hóa của các ion hydro hoặc tiềm năng của hydro. Để hoàn thành mạch điện, cần có điện cực tham chiếu. NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA BULB GLASS BULB

 

– Một đầu dò pH của máy đo pH hiện đại điển hình là một điện cực kết hợp, kết hợp cả kính và các điện cực tham chiếu vào một máy đo pH. Điện cực kết hợp bao gồm các bộ phận sau:

 

A- Phần cảm ứng của điện cực, bóng đèn được làm từ thủy tinh cụ thể

+ Điện cực bên trong, thường là điện cực bạc clorua hoặc điện cực calomel

+ Dung dịch bên trong, thường là dung dịch đệm = 7 đệm 0,1 mol / L KCl cho điện cực pH

Nó bao gồm thanh thủy tinh, màng kính, giải pháp tham chiếu nội bộ, điện cực tham chiếu nội bộ, nắp điện cực, dây điện…

– Thanh thủy tinh, màng thủy tinh: bao gồm một thành phần đặc biệt gồm một màng thủy tinh nhạy cảm với ion hydro. Phim thủy tinh thường ở dạng bóng đèn;

Bóng đèn chứa đầy dung dịch đối chứng bên trong (dung dịch hỗn hợp của phosphate trung tính và kali clorua) Chèn một điện cực tham chiếu bên trong (thường là bạc)/CloĐiện cực bạc) Con dấu dây dẫn với nắp điện cực và lắp đặt ổ cắm để trở thành pH Điện cực chỉ báo.

Phần chính của điện cực thủy tinh là kính đặc biệt được gắn vào đầu dưới của ống thủy tinh.(Thành phần của nó:SiO2,Na2OVàCaOĐiểm chất lượng là0,72,0,22 Và 0,06) phim thủy tinh hình cầu bán cầu,Độ dày màng 50μm. Vòng trong phim thủy tinh  Quả bóng chứa đầy nồng độ nhất định HClGiải pháp ( Thường được sử dụng 0.1mol 2 Dm-3HCI)Và sẽ được phủ một lớp mỏngAgClChèn bạcNhậpHCl Trong dung dịch, dây sau đó được lấy ra để tạo thành một điện cực thủy tinh.

Khi điện cực thủy tinh được ngâm trong thử nghiệm pH Giá trị trong giải pháp, Cả hai bên trong và bên ngoài của bộ phim thủy tinh được hình thành bởi hai nước nở. một lớp gel dưỡng ẩm rất mỏng, Ở giữa vẫn là một lớp kính khô. Đang tiến hành pH Khi đo, Bên ngoàimàng kính và được kiểm tra pH Giải pháp Trao đổi ion xảy ra trên giao diện pha.Có H +Ionvào và ra; Một lần nữa, Bên trong bộ phim thủy tinh và bên trong bộ phim 0.1mol2 Dm-3 HCI Trao đổi ion cũng xảy ra ở giao diện pha của dung dịch. H + Các ion trong và ngoài.

 

Do các giải pháp trên cả hai mặt của bộ phim thủy tinh H + Nồng độ ion Sự khác biệt, cũng như ảnh hưởng của khuếch tán ion trong lớp gel hydrat hóa thủy tinh phim, dần dần ở mặt ngoài của màng và bên trong của màngThiết lập sự khác biệt tiềm năng tương đối ổn định giữa Được gọi là tiềm năng màng tế bào. Bên trong màng HCl Trong giải pháp C(H +)= 0,1mol2Dm-3,

Đối với giá trị cố định, khi sự khuếch tán ion trong màng thủy tinh ổn định, ảnh hưởng của nó đối với điện thế màng cũng được cố định, do đó tiềm năng màng chỉ được thực hiện.

Phụ thuộc vào bên ngoài của màng để được kiểm tra pH Trong giải pháp H + Nồng độ (C(H +)).

Trong tiềm năng màng tế bào AgCl-Ag Sau khi các điện cực được kết hợp, Đó là, điện thế của điện cực thủy tinh: Φ Điện cực thủy tinh = Φ 0 Điện cực thủy tinh + (2,303RT / 2F) 3 Lg[C(H +)] /C0]2;

Hiện nay, điện cực được sử dụng trên thị trường là một điện cực tổng hợp, và khái niệm điện cực tổng hợp chi tiết được giới thiệu như sau:

Điện cực hỗn hợp chỉ kết hợp các chức năng của hai điện cực trên, và chức năng vận hành được đơn giản hóa.C, điện cực composite:Vỏ ngoài được làm bằng nhựa pH Điện cực composite.

Kính có vỏ ngoài được gọi là thủy tinh pH Điện cực composite. pH Hợp chất Cấu trúc của điện cực chủ yếu bao gồm bóng đèn điện cực, thanh đỡ bằng thủy tinh, điện cực tham chiếu bên trong, dung dịch đối chiếu bên trong, vỏ bên ngoài, điện cực tham chiếu bên ngoài, Giải pháp tham chiếu bên ngoài, ngã ba chất lỏng, nắp điện cực, điện cực chì, ổ cắm, vv

 

B- Điện cực tham chiếu gồm:

+ Dung dịch nội bộ tham chiếu, thường là 0,1 mol / L KCl

+ Điểm tiếp xúc với dung dịch nghiên cứu, đo lường thường được làm từ gốm hoặc mao dẫn bằng amiăng hoặc sợi thạch anh.

+ Điện cực bạc clorua là một loại điện cực tham chiếu, thường được sử dụng trong các phép đo điện hóa. Ví dụ, nó thường là điện cực tham chiếu nội bộ trong pH mét. Phản ứng giữa kim loại bạc (Ag) và muối – bạc clorua (AgCl, còn được gọi là bạc (I) clorua). Các phương trình tương ứng có thể được trình bày như sau:

Phản ứng này được đặc trưng bởi động học điện cực nhanh, có nghĩa là dòng điện đủ cao có thể truyền qua điện cực với hiệu suất 100% của phản ứng khử oxy hóa (hòa tan kim loại hoặc lắng đọng cathodic ion bạc). Phản ứng này đã được chứng minh là tuân theo các phương trình này trong các dung dịch có giá trị pH giữa 0 và 13.5. SILVER CHLORIDE ELECTRODE.

Một điện cực có điện thế điện cực đã biết và liên tục được gọi là điện cực tham chiếu. Điện tham khảo Cực điện cực vanadi sunfat, điện cực calomel và bạc/Một số loại điện cực clorua bạc. Phổ biến nhất được sử dụng là điện cực calomel và bạc./Bạc clorua Cực đoan.

Một điện cực tham chiếu thường được sử dụng là một điện cực calomel. Nó được làm bằng thủy ngân (Hg) và calomel (Hg2Cl2Bột nhão được đổ đầy đến một nồng độ nhất định(KCl) được hình thành trong dung dịch. Chèn dây bạch kim vào thủy ngân và kết nối nó với dây bên ngoài. KCl Dung dịch được chứa trong ống thủy tinh đáy. Việc mở đầu ống thấp hơn được cắm bằng phích cắm gốm và qua lỗ mao dẫn trong phích cắm, một lượng nhỏ được phép trong khi đo.

KCl Giải pháp rò rỉ ra ngoài, Tuy nhiên, dung dịch thử nghiệm không được phép rò rỉ vào ống, nếu không nó sẽ ảnh hưởng đến khả năng tái lập của việc đọc điện cực, dẫn đến kết quả không chính xác. Theo thứ tự Để tránh kết quả này, tốt nhất là tháo nút cao su nhỏ trên điện cực calomel để duy trì mức chất lỏng đủ trong ống. Sự chênh lệch áp suất cắt giảm khả năng của giải pháp được thâm nhập qua mao mạch.

Cũng lưu ý khi sử dụng các điện cực calomel, KCl Giải pháp để nhúng Không có miệng thấp hơn của ống thủy tinh nhỏ bên trong, và không có bong bóng khí được cho phép trong khuỷu tay để chặn các giải pháp. Điện cực calomel được làm thành ống mỏng hơn với ống thấp hơn. Giúp điều chỉnh khoảng cách từ điện cực thủy tinh

Vì vậy, nó có đường kính nhỏ hơn Thiết bị cũng có thể được đưa vào để đo lường. Khi điện cực calomel không được sử dụng, mao mạch cuối thấp hơn có thể được cầm tay hoặc đắm mình trong một tay cao su. KCl Hòa tan Trong chất lỏng,Nhưng không nhúng vào nước khử ion bằng điện cực thủy tinh.

Điện thế điện cực của điện cực calomel chỉ có trong điện cực KCl Nồng độ dung dịch (về bản chất Cl-Thay đổi nồng độ ion), không liên quan đến dung dịch cần thử pH Giá trị khác nhau. Thường được sử dụng Bão hòa KCl Tiềm năng điện cực của dung dịch điện cực calomel là 0,2415V Sử dụng 0.1mol 2 dm-3KCl Giải pháp của điện cực calomel, Tiềm năng điện cực của nó là 0,2810V

C – Thân điện cực, được làm từ thủy tinh không dẫn điện hoặc nhựa.

Phần đáy của bóng điện cực pH tạo ra tư một bóng thủy tinh tròn mỏng. Điện cực pH được coi là một ống cùng (ống trong) chứa dung dịch HCl 1 × 10−7 mol / L không đổi. Ngoài ra bên trong ống là đầu cực âm của đầu dò chuẩn. Đầu cuối anôt bao bọc xung quanh bên ngoài của bên trong ống và kết thúc bằng cùng một loại đầu dò tham khảo như ống bên trong. Nó chứa đầy dung dịch đối chiếu KCl 0,1 mol / L và đã tiếp xúc với dung dịch bên ngoài đầu dò pH bằng cách cắm một lỗ xốp để cắm máy đo pH

2- ĐỒNG HỒ ĐIỆN MÁY ĐO PH

Nhận được kết quả lấy được từ đầu dò. Nhiệm vụ đồng hồ điện của máy đo pH hiện thị chị số đo được từ đầu thông qua các vạch chỉ sổ thể hiện trên đồng hồ đới với đồng hồ cơ. Còn với các loại máy đo pH với đồng hồ điện tử thì chỉ số thể hiện bằng những con số thể hiện trên mặt đồng hồ

NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY ĐO PH

Máy đo pH cho một giá trị về nồng độ axit hoặc tính kiềm của chất lỏng. Nguyên tắc hoạt động cơ bản của một máy đo pH là để đo nồng độ của các ion hydro. Axit hòa tan trong nước tạo thành ion hydro tích điện dương (H +). Nồng độ của các ion hydro càng lớn thì tính axit càng lớn.

Tương tự như kiềm hoặc bazơ hòa tan trong nước tạo thành ion hydro âm (OH-). Nồng độ càng mạnh thì nồng độ các ion hydro tích điện âm càng cao. Số lượng các ion hydro hiện tại giải pháp được hòa tan trong một số lượng nước xác định độ pH.

Giá trị pH là 7 cho biết một dung dịch trung hòa. Nước tinh khiết, nước uống nên có giá trị pH là 7. Còn giá trị pH dưới 7 cho thấy dung dịch có  tính axit ( chua ) trong khi giá trị pH lớn hơn 7 thì sẽ chỉ ra dung dịch tính kiềm. Dung dịch có giá trị pH là 1 có tính axit cao và dung dịch giá trị pH là 14 có tính kiềm cao.

(Nguồn – Internet)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *