Ποτενσιόμετρο (μετρητής pH) Για αυτό που εξυπηρετεί και πώς λειτουργεί

Α ποτενσιόμετρο είναι η συσκευή που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της διαφοράς δυναμικού μεταξύ ενός ηλεκτροδίου εργασίας και ενός ηλεκτροδίου αναφοράς, όταν και οι δύο βυθίζονται σε διάλυμα του οποίου η οξύτητα ή η βασικότητα πρέπει να προσδιοριστεί, εκφράζοντάς την ως pH.

Με τον τρόπο αυτό, η ποτενσιομετρία αναφέρεται στην αναλυτική μέθοδο που χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης ιόντων Η⁺ σε μια ουσία που είναι σε διάλυμα, χρησιμοποιώντας ένα ποτενσιόμετρο και τα δύο ηλεκτρόδια που αναφέρονται παραπάνω.

Στην περίπτωση του ηλεκτροδίου αναφοράς, έχει ένα γνωστό, σταθερό και σταθερό δυναμικό σε αντίθεση με το ηλεκτρόδιο εργασίας. Το δυναμικό που αναπτύσσεται σε αυτό το τελευταίο ηλεκτρόδιο ποικίλει ανάλογα με τη συγκέντρωση ιόντων Η⁺ που βρίσκονται στη λύση.

Το δυναμικό αυτό επηρεάζεται επίσης σημαντικά από τη θερμοκρασία στην οποία πραγματοποιείται η μέτρηση.

Ευρετήριο

• 1 Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται;?
• 2 Πώς λειτουργεί?
  • 2.1 Ηλεκτρόδια
  • 2.2 Βαθμονόμηση ενός ποτενσιόμετρου
• 3 Αναφορές

Γιατί είναι;?

Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός διαδικασιών που διεξάγονται στον βιομηχανικό τομέα - όπως η παραγωγή ναρκωτικών, η επεξεργασία τροφίμων και ο καθαρισμός των υδάτων - οι οποίες είναι ιδιαίτερα ευαίσθητες στις διακυμάνσεις των επιπέδων του pH. Για το λόγο αυτό η σωστή μέτρηση είναι τόσο σημαντική.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το ρΗ είναι μια παράμετρος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της οξύτητας ή της αλκαλικότητας ενός διαλύματος που είναι σε υδατική φάση με ανάλυση της συγκέντρωσης ιόντων Η⁺ στην λύση. Στη συνέχεια, η τιμή pH υπολογίζεται με την ακόλουθη εξίσωση:

ρΗ = -log [Η⁺]

Έτσι, το ποτενσιόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση του pH μιας ουσίας σε διάλυμα.

Όταν το ποτενσιόμετρο συνδέεται με τα δύο ηλεκτρόδια που βυθίζονται στο προς ανάλυση διάλυμα, ανιχνεύει τη διαφορά δυναμικού μεταξύ του ηλεκτροδίου εργασίας και του ηλεκτροδίου αναφοράς, ενισχύοντας αυτό το σήμα και μετατρέποντάς το σε τιμή ρΗ χρησιμοποιώντας την εξίσωση που περιγράφεται παραπάνω..

Πώς λειτουργεί?

Η λειτουργία ενός ποτενσιόμετρου βασίζεται στον μηχανισμό ενός ηλεκτροχημικού στοιχείου, όπου εμπλέκονται ιόντα Η⁺ στη χημική αντίδραση του κυττάρου για τον προσδιορισμό της συγκέντρωσης αυτών των ιόντων στο διάλυμα και, με τον τρόπο αυτό, λαμβάνεται το ρΗ του ίδιου.

Όταν είναι επιθυμητή η μέτρηση του ρΗ ενός διαλύματος με ποτενσιομετρία, χρησιμοποιείται ποτενσιόμετρο και ηλεκτρόδιο. η πρώτη είναι η συσκευή που καθορίζει το pH, ενώ η δεύτερη βασίζεται στον συνδυασμό ενός ηλεκτροδίου αναφοράς και μιας άλλης μέτρησης που είναι ευαίσθητη στους αναλύτες.

Με αυτή την έννοια, σχηματίζεται ένα κύκλωμα όπου το ηλεκτρικό ρεύμα ρέει μεταξύ των ηλεκτροδίων και του διαλύματος, όπου ασκούν τη λειτουργία μιας μπαταρίας όταν βυθίζονται στην προαναφερθείσα λύση..

Με αυτόν τον τρόπο, το ποτενσιόμετρο έχει σχεδιαστεί για να παράγει μια τάση ίση με το μηδέν (σε μονάδες millivolts) όταν έχετε ένα pH ίσο με επτά. δηλαδή, ουδέτερη.

Ομοίως, όταν καταγράφεται μια αύξηση στις δυνητικές τιμές (με θετικούς αριθμούς) σημαίνει ότι υπάρχουν χαμηλότερες τιμές του ρΗ και όταν υπάρχει μείωση αυτών των τιμών - δηλαδή, μια αύξηση προς τους αρνητικούς αριθμούς - μιλάμε για υψηλότερες τιμές του ρΗ.

Ηλεκτρόδια

Το ηλεκτρόδιο μέτρησης (ή εργασίας) αποτελείται από μια συσκευή όπου διεξάγεται η αντίδραση που μελετάται (οξείδωση ή αναγωγή).

Αν και υπάρχουν πολλοί τύποι, συνήθως κατασκευάζονται από γυαλί, αποτελούμενοι από μια πολύ λεπτή γυάλινη μεμβράνη που έχει διαπερατότητα στα ιόντα Η.⁺ του μέσου στο οποίο είναι.

Τοποθετώντας το σε ένα διάλυμα που έχει διαφορετικό ρΗ από αυτό του διαλύματος που υπάρχει στο κύτταρο, δημιουργείται μια διαφορά δυναμικού μεταξύ των δύο όψεων της μεμβράνης και αυτή η διαφορά μπορεί να καταγραφεί μέσω ενός ηλεκτροδίου αναφοράς..

Από την άλλη πλευρά, το ηλεκτρόδιο αναφοράς είναι μια συσκευή που έχει χαρακτηριστικά σταθερού δυναμικού και γνωστής τιμής, η οποία κανονικά χρησιμοποιείται ως άνοδος στο ηλεκτροχημικό στοιχείο.

Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου ηλεκτροδίου είναι αυτό που αποτελείται από ένα ασημένιο καλώδιο, το οποίο είναι επικαλυμμένο με χλωριούχο άργυρο και βυθίζεται σε ένα διάλυμα αραιού υδροχλωρικού οξέος ή το ηλεκτρόδιο αναφοράς κορεσμένο καλομέλο, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Έτσι, το ποτενσιόμετρο προσδιορίζει τη διαφορά δυναμικού που παράγεται μεταξύ των ηλεκτροδίων, αν και μόνο η δυνατότητα του ηλεκτροδίου εργασίας εξαρτάται από τις συγκεντρώσεις των ιοντικών ειδών.

Βαθμονόμηση ενός ποτενσιόμετρου

Η βαθμονόμηση ενός ποτενσιόμετρου πρέπει να διεξάγεται μέσω γνωστών ρυθμιστικών διαλυμάτων (που ονομάζονται επίσης ρυθμιστικά διαλύματα ή ρυθμιστικά διαλύματα), τα οποία αποτελούνται από συστήματα με ουσιαστικά αμετάβλητο pH που περιέχουν μια ασθενή ουσία και τα συζευγμένα είδη.

Κάθε ρυθμιστικό διάλυμα έχει ειδικό pH, το οποίο μπορεί να είναι όξινο (pH<7), básico (pH>7) ή ουδέτερο (pH = 7) και μπορεί να αγοραστεί ήδη εμπορικά τυποποιημένο ή παρασκευασμένο στο εργαστήριο με πιστοποιημένα αντιδραστήρια και με τη χρήση καθιερωμένων και επικυρωμένων διαδικασιών.

Καθώς τα ποτενσιόμετρα μετρούν την τιμή του pH σε ένα εύρος που θεωρείται ευρύ, πρέπει να είναι γνωστό αν ο αναλύτης έχει ένα ρΗ υψηλότερο ή χαμηλότερο από επτά για να προχωρήσει στη σωστή βαθμονόμησή του.

Έτσι, για δείγματα των οποίων το ρΗ αναμένεται να είναι βασικό, θα πρέπει να βαθμονομείται με ρυθμιστικό διάλυμα με ρΗ ίσο με επτά και άλλο με ρΗ υψηλότερο (συνήθως χρησιμοποιείται ένα ρΗ δέκα).

Από την άλλη πλευρά, για δείγματα με αναμενόμενο ρΗ οξέος τύπου, βαθμονομείται με ρυθμιστικό διάλυμα με ρΗ ίσο με επτά και άλλο με χαμηλότερο ρΗ (συνήθως χρησιμοποιείται ένα ρΗ τεσσάρων).

Τέλος, πρέπει να γίνει εκ νέου βαθμονόμηση αυτού του οργάνου μέτρησης πριν και μετά από κάθε χρήση, καταγράφοντας τα αποτελέσματά του, συμπεριλαμβανομένης της ημερομηνίας και της ώρας που έγιναν και των χαρακτηριστικών των ρυθμιστικών διαλυμάτων που χρησιμοποιήθηκαν για τον έλεγχο του..

Αναφορές

1. Wikipedia. (s.f.). pH μετρητής. Ανακτήθηκε από το es.wikipedia.org
2. Chang, R. (2007). Chemistry, Ninth edition. (McGraw-Hill).
3. Westcott, C. (2012). Μετρήσεις Ph. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve
4. Nielsen, C. (1996). Διαχείριση του Αναλυτικού Εργαστηρίου: Απλό και απλό. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve
5. Kenkel, J. (2010). Αναλυτική Χημεία για Τεχνικούς, Τρίτη Έκδοση. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve
6. Cable, Μ. (2005). Βαθμονόμηση: Οδηγός τεχνικού. Ανακτήθηκε από το books.google.co.ve