Настольные лабораторные pH-метры и комплектующие к ним

Величина pH соответствует активности ионов водорода в растворе. Она измеряется десятичным логарифмом молярной концентрации H⁺, взятым со знаком минус. Так, если в литре раствора содержится 10^-5молей ионов водорода, значение данной величины равно 5. Нейтральному раствору соответствует концентрация ионов водорода 7. Меньшие значения свидетельствуют о смещении кислотно-щелочного баланса в кислую сторону, а бóльшие — в щелочную. Для измерения используется разность потенциалов электродной системы, погружённой в раствор.

Принцип работы pH-метра

Чтобы определить концентрацию H⁺ раствора, в него помещают электроды, которые по устройству существенно отличаются друг от друга. Один из них, измерительный, контактирует с жидкой средой через микропористую стеклянную мембрану и меняет свой потенциал в прямой зависимости от содержания ионов водорода в растворе. Другой, сравнительный, заполненный буферной смесью, имеет постоянный потенциал. Разность потенциалов между этими электродами pH-метр фиксирует с помощью измерительного узла и преобразует полученное значение в величину концентрации H⁺.

Электроды

Первоначально у pH-метров электроды измерения и сравнения монтировались отдельно. Их дополнял термодатчик, с помощью которого компенсировалась зависимость изменяемой величины от температуры. Позже эту громоздкую систему сменили удобные совмещённые электроды:

• «2-в-1», в которых pH-чувствительный стеклянный электрод концентрически окружён сравнительным электродом, заполненным раствором электролита;
• «3-в-1», в которых измерительный и сравнительный электроды объединены с температурным датчиком.

Совмещённые электроды для pH-метра имеют меньшую суммарную ошибку, ускоренный отклик, а в особо компактном исполнении незаменимы для измерения pH среды в узких пробирках.

Калибровка буферными растворами

Электродная система не идеальна — размеры сенсоров и состав заполняющего электролита могут различаться в пределах технологического допуска. Чтобы установить точное соответствие между сигналом конкретной системы и строго определённой величиной концентрации ионов водорода, необходима калибровка прибора. Её проводят регулярно, желательно ежедневно, перед серией измерений, используя буферные растворы с фиксированным значением pH, которые готовят в лаборатории или приобретают у поставщиков.

Обычно прибор калибруют по трём или пяти точкам, иногда ограничиваются двумя — нейтральной с концентрацией H⁺ равной 7 и, в зависимости от диапазона измерений, предельной кислотной или наибольшей щелочной. В любом случае интервал определяемых на практике значений должен находиться в границах зоны калибровки — экстраполяция за её пределы не допускается.

Если значение измеряемой концентрации ионов водорода на приборе не удаётся выставить, несмотря на свежие и надёжные буферы, либо после удачной калибровки в процессе измерений измеряемая величина «плывёт», то электродная система прибора нуждается в замене.