pH ölçümünün temel prensibi
Kimyasal reaksiyon süreçlerini belirlemek için kullanılan tanıdık ve eski sıfır akım ölçüm yöntemi muhtemelen pH ölçümüdür. Genel olarak konuşursak, pH ölçümü bir çözeltinin asitliğini veya bazlık derecesini belirlemek için kullanılır. Kimyasal olarak saf su bile eser miktarda ayrışmaya sahiptir ve iyonlaşma denklemi şu şekildedir: H2O H2O=H3O-OH - (1) Suyun yalnızca çok küçük bir miktarının ayrışması nedeniyle molar konsantrasyonu, iyonlar genellikle negatif bir güç üssüdür. Biyolog Sorensen, hesaplamalarda molar konsantrasyonun negatif kuvvet üssünü kullanmaktan kaçınmak için, 1909'da bu uygunsuz değerin logaritma ile değiştirilmesini ve "pH değeri" olarak tanımlanmasını önerdi. Matematiksel olarak pH değeri, yaygın olarak kullanılan hidrojen iyonu konsantrasyonunun negatif logaritması olarak tanımlanır. Yani, pH=bir log [H]
(2) İyon ürününün sıcaklığa güçlü bağımlılığı nedeniyle, proses kontrolünün pH değeri için aynı zamanda çözeltinin sıcaklık özelliklerinin de bilinmesi gerekir. Yalnızca ölçülen ortam aynı sıcaklıkta olduğunda pH değeri karşılaştırılabilir. Tekrarlanabilir bir pH değeri elde etmek amacıyla pH ölçümünde potansiyometrik analiz kullanılır. Potansiyel analiz yönteminde kullanılan elektrota birincil pil adı verilir. Bu pilin voltajına elektromotor kuvvet (EMF) denir. Bu elektromotor kuvvet (EMF) iki buçuk pilden oluşur. Yarım hücrelerden birine ölçüm elektrodu adı verilir ve potansiyeli belirli bir iyon aktivitesiyle ilişkilidir; Diğer yarı hücre, genellikle referans elektrot olarak adlandırılan ve genellikle ölçüm çözeltisine bağlanan ve endüstriyel bir pH metreye bağlanan bir referans yarı hücredir. Standart hidrojen elektrodu tüm potansiyel ölçümleri için referans noktasıdır. Standart hidrojen elektrotu, platin klorür ile elektrolizle kaplanmış (kaplanmış) ve hidrojen gazıyla çevrelenmiş bir platin teldir. En bilinen ve yaygın olarak kullanılan pH gösterge elektrotu bir cam elektrottur. Ucunda üflenmiş pH'a duyarlı bir cam film bulunan bir cam tüptür. Tüp, pH değeri 7 olan, doymuş AgCI içeren KCI tampon çözeltisi ile doldurulur. Cam filmin her iki tarafında bulunan ve pH değerini yansıtan potansiyel farkı Nernst formülünü takip eder: E=Eo. 1n [H3oq(3)n.] Formülde E potansiyeldir; E, elektrotun standart voltajıdır; R gaz sabitidir; T Kelvin sıcaklığıdır; F, Faraday sabitidir; N, ölçülen iyonun değeridir; [HO] HO iyonunun aktivitesidir. Yukarıdaki denklemden görülebileceği gibi potansiyel E ile H2O iyonlarının aktivitesi ve sıcaklığı arasında belirli bir ilişki vardır. Belirli bir sıcaklıkta, potansiyel E'nin ölçülmesi, pH tespitinin temel prensibi olan ln [H2O]'yu (pH elde etmek için bir log [H2O]'ya dönüştürülür) hesaplayabilir. Nernst formülünde sıcaklık bir değişken olarak önemli bir rol oynar. Sıcaklık arttıkça potansiyel değer de artacaktır. Sıcaklıktaki her 1 derecelik artış, 0,2 mV/pH değerinde potansiyel bir değişime neden olacaktır. pH değeriyle temsil edilen pH değeri, I~C başına LPH başına 0.0033 kadar değişir. Bu, 20-30 derece ve 7pH civarındaki ölçümler için sıcaklık değişimlerini telafi etmeye gerek olmadığı anlamına gelir; Sıcaklık 30 derecenin üzerinde veya 20 derecenin altında ve pH değeri 8'in üzerinde veya 6'nın altında olan uygulamalarda sıcaklık değişikliklerinin telafi edilmesi gerekir.
