Prinsip pengukuran pH, alat dan jenis pH meter
Untuk menentukan tingkat pH (dengan kata lain, tingkat keasaman) berbagai media dengan cepat, digunakan pH meter. Air industri atau air minum, larutan asam, garam atau alkali, darah, urin dan cairan tubuh lainnya, buah-buahan, sayuran dan bahan makanan lainnya, obat-obatan medis, dll. — pada prinsipnya, semuanya bisa menjadi objek penelitian operasional nilai pH.
Mengukur PH pada dasarnya adalah pengukuran aktivitas ion hidrogen dalam suatu media. Dan bahkan penunjukan pH itu sendiri secara harfiah diterjemahkan dari bahasa Latin "pondus Hydrogenii" sebagai "berat hidrogen".
Saat ini, pH meter banyak digunakan dalam mikrobiologi dan kedokteran, dalam pengolahan air dan agrokimia, dalam ilmu tanah, dalam hidroponik, dalam penelitian laboratorium dan lapangan, dalam industri kimia dan makanan, dalam akuaristik, dan di banyak tempat lainnya.
Pengukur pH modern memungkinkan Anda menentukan nilai pH secara akurat dan cepat.Jika pH adalah 7, medianya netral, seperti air suling, di mana ion hidrogen positif H + dan ion hidroksida negatif OH- terbagi rata. Jika keasaman lebih dari 7, maka medianya bersifat basa. Jika pH kurang dari 7, medium bersifat asam.
Dan meskipun ahli kimia selalu dapat menentukan keasaman media dengan metode klasik, menggunakan indikator, misalnya fenolftalein, namun demikian, dalam beberapa proses indikator ini hanya perlu diukur secara akurat, dan terkadang perlu untuk terus memantau itu, untuk mengatur untuk memperbaikinya. Untuk inilah pengukur pH diciptakan.
Pengukur pH sebenarnya adalah milivoltmeter elektronik karena mengukur perbedaan potensial di seluruh sistem elektrokimia dari sepasang elektroda dan media uji di mana mereka ditempatkan. Benar bahwa skala perangkat di sini tidak dalam milivolt, tetapi dalam pH, karena EMF yang diukur ternyata sebanding dengan pH.
Dua elektroda: indikator kaca (pengoksidasi tidak takut kaca borosilikat) dan perak klorida - elektroda referensi tambahan. Elektroda kaca memiliki resistansi puluhan megohms yang sangat tinggi, dan ini hanya persyaratan dasar - resistansi probe tidak boleh kurang dari 0,1 GΩ. Pengukur pH dikalibrasi menggunakan larutan buffer dengan pH yang diketahui.
Karena fakta bahwa nilai EMF dipengaruhi oleh suhu, masing-masing alat pengukur tersebut memiliki kompensasi suhu untuk pengukuran pada suhu selain + 25 ° C.Tetapi untuk mencapai akurasi yang sangat tinggi, perlu mengukur secara akurat pada suhu + 25 ° C, itulah sebabnya banyak pH meter dilengkapi dengan termometer bawaan, sehingga Anda dapat langsung memantau suhu media di proses penelitian.
Elektroda kaca indikator berbentuk tabung dengan bola berdinding tipis di ujungnya, terbuat dari kaca borosilikat penghantar listrik khusus, pada dasarnya dihubungkan ke rangkaian listrik. Pergerakan ion H + positif di dalam gelas semacam itu memungkinkan untuk menggunakannya (kation di dalam gelas bergerak relatif terhadap polianion asam silikat). Suspensi perak klorida dalam larutan asam klorida dituangkan ke dalam tabung reaksi, setelah itu kawat perak dicelupkan ke dalamnya - begitulah cara elektroda perak klorida diperoleh.
Elektroda kaca diturunkan ke media uji, rangkaian listrik ditutup dengan menempatkan elektroda referensi tambahan (pasta merkuri-kalomel dalam larutan kalium klorida) ke dalamnya (melalui sakelar elektrolitik atau langsung). Kalium klorida menciptakan kontak antara bagian merkuri-kalomel sel dan media uji. Elektroda tambahan ini biasanya ditempatkan dalam wadah kaca yang kedap terhadap ion H+.
Kontak konduktif larutan kalium klorida dalam elektroda referensi dengan larutan uji terbentuk karena benang tipis atau kapiler dalam wadah kaca, dengan cara ini sel galvanik diperoleh dari elektroda referensi dan elektroda perak klorida, dan bagian elektrolit sel termasuk film kaca konduktif dan lingkungan pengujian.
EMF dari sistem elektroda diukur dengan milivoltmeter, skalanya diukur dalam pH.Elektron dari elektroda perak klorida dipindahkan ke elektroda referensi di bawah aksi EMF terukur, yang selalu disertai dengan transfer proton dalam jumlah yang sama dari bagian dalam elektroda kaca ke media.
Jika dalam hal ini kita mengambil konsentrasi ion hidrogen positif H + dalam konstanta elektroda kaca, maka EMF akan menjadi fungsi aktivitas H +, yaitu fungsi pH media yang diteliti.
Model modern pH meter bekerja berkat mikroprosesor yang melakukan kompensasi suhu dan menyelesaikan banyak tugas terkait. Semakin kompleks perangkat, semakin banyak tugas yang dapat diselesaikannya. Kelas akurasi instrumen bervariasi menurut modelnya, dan pH meter yang sesuai dapat dipilih untuk aplikasi yang berbeda.
Ada pengukur pH rumah tangga saku, ada laboratorium profesional, alat tulis portabel dan industri. Beberapa pH meter mengukur konsentrasi ion dalam media, kandungan nitrat, dll., memiliki memori internal untuk menyimpan hasil, kemampuan untuk berkomunikasi dengan komputer, dan fungsi menyesuaikan parameter melalui putaran umpan balik.