Potentiometri on laite, jota käytetään mittaamaan potentiaaliero työ- ja vertailuelektrodin, kun molemmat on upotettu liuokseen, joka halutaan määrittää sen happamuus tai emäksisyys, jotka ilmentävät tätä pH: ta.
Tällä tavalla potentiometrialla tarkoitetaan analyyttistä menetelmää, jota käytetään määrittämään H + -ionien konsentraatio liuoksessa olevassa aineessa käyttämällä potentiometriä ja kahta edellä mainittua elektrodia.
Vertailuelektrodin tapauksessa sillä on tunnettu, vakio ja vakaa potentiaali toisin kuin työelektrodilla. Tässä viimeisessä elektrodissa kehittyvä potentiaali vaihtelee suhteessa liuoksessa löydettyjen H + -ionien pitoisuuksiin.
Tähän potentiaaliin vaikuttaa myös suuresti lämpötila, jossa mittaus suoritetaan.
Mitä varten se on?
On olemassa suuri joukko teollisia prosesseja - kuten lääkkeiden tuotanto, elintarvikkeiden jalostus ja vedenpuhdistus -, jotka ovat erittäin herkkiä pH-tason muutoksille. Tästä syystä sen oikea mittaus on niin tärkeä.
Kuten aikaisemmin mainittiin, pH on parametri, jota käytetään mittaamaan vesifaasissa olevan liuoksen happamuus tai alkalisuus analysoimalla H + -ionien konsentraatio liuoksessa. Sitten pH-arvo lasketaan seuraavalla yhtälöllä:
pH = -logi
Joten potentiometriä käytetään mittaamaan liuoksessa olevan aineen pH.
Kun potentiometri on kytketty kahteen analysoitavaan liuokseen upotettuun elektrodiin, se havaitsee työskentely- ja vertailuelektrodin välisen potentiaalieron, vahvistaa tämän signaalin ja muuntaa sen pH-arvoon yllä kuvatun yhtälön avulla.
Kuinka se toimii?
Potentiometrin toiminta perustuu sähkökemiallisen kennon mekanismiin, jossa H + -ionit osallistuvat solun kemialliseen reaktioon näiden ionien konsentraation määrittämiseksi liuoksessa ja tällä tavoin saadakseen saman pH: n.
Kun haluat mitata liuoksen pH potentiometrisesti, käytetään potentiometriä ja elektrodia; ensimmäinen on laite, joka määrittää pH: n, kun taas toinen perustuu vertailuelektrodin ja mittauselektrodin yhdistelmään, joka on herkkä analyyteille.
Tässä mielessä muodostuu piiri, jonka kautta sähkövirta virtaa elektrodien ja liuoksen välillä, missä ne suorittavat akun toiminnan upotettaessa mainittuun ratkaisuun.
Tällä tavalla potentiometri on suunniteltu tuottamaan nolla (millivolttiyksikköinä) yhtä suuri jännite, kun sen pH on seitsemän; eli neutraali.
Samoin, kun potentiaalisten arvojen nousu rekisteröidään (positiivisilla lukuilla), se tarkoittaa, että pH-arvot ovat alhaisemmat, ja kun havaitaan laskua - eli kasvua kohti negatiivisia lukuja -, puhumme korkeammista arvoista. pH: ssa.
elektrodit
Mittaelektrodi koostuu laitteesta, jossa tapahtuu tutkittava reaktio (hapetus tai pelkistys).
Vaikka tyyppejä on monia, se on yleensä lasia, joka koostuu erittäin ohuesta lasikalvosta, jolla on läpäisevyys sen ympäristön H + -ioneille.
Asettamalla tämä liuokseen, jonka pH on erilainen kuin solussa läsnä oleva liuos, syntyy potentiaaliero kalvon kahden pinnan välillä ja tämä ero voidaan rekisteröidä vertailuelektrodin avulla.
Toisaalta vertailuelektrodi on laite, jolla on vakaat potentiaaliset ominaisuudet ja tunnettu arvo, jota yleensä käytetään anodina sähkökemiallisessa kennossa.
Esimerkki tämän tyyppisestä elektrodista on sellainen, joka koostuu hopealangasta, joka on päällystetty hopeakloridilla ja upotettu laimeaseen suolahappoliuokseen tai kalomelilla kyllästettyyn vertailuelektrodiin, kuten kuvassa. alla olevassa kuvassa.
Joten potentiometri määrittää elektrodien välillä syntyvän potentiaalieron, vaikka vain työelektrodin potentiaali riippuu ionilajien pitoisuuksista.
Potentiometrin kalibrointi
Potentiometrin kalibrointi on suoritettava tunnetuilla puskuriliuoksilla (joita kutsutaan myös puskureiksi tai puskuriliuoksiksi), jotka koostuvat järjestelmistä, joiden pH on käytännössä muuttumaton ja jotka sisältävät heikon aineen ja sen konjugaattilajit.
Jokaisella puskuriliuoksella on tietty pH, joka voi olla hapan (pH <7), emäksinen (pH> 7) tai neutraali (pH = 7), ja sitä voidaan ostaa kaupallisesti standardisoituna tai laboratoriossa valmistettuina varmennetuilla reagensseilla ja käyttämällä vakiintuneita ja validoituja menettelyjä.
Koska potentiometrit mittaavat pH-arvon alueella, jota pidetään leveänä, on tiedettävä, onko analyytin pH suurempi tai pienempi kuin seitsemän, jotta se jatkaisi oikeaa kalibrointia.
Siksi näytteille, joiden pH: n oletetaan olevan emäksisiä, se tulisi kalibroida puskuriliuoksella, jonka pH on seitsemän ja toisella, jolla on korkeampi pH (yleensä käytetään yhtä pH: sta kymmenen).
Toisaalta näytteille, joiden odotettavissa oleva happama pH on, se kalibroidaan puskuriliuoksella, jonka pH on seitsemän ja toisella, jolla on alhaisempi pH (käytetään yleensä yhtä pH: sta neljä).
Lopuksi, tämän mittauslaitteen kalibrointi on suoritettava ennen jokaista käyttöä ja sen jälkeen, ja sen tulokset on kirjattava, mukaan lukien päivämäärä ja kellonaika, jona ne on suoritettu, sekä puskuriliuoksien ominaisuudet, joita käytetään kontrolloimaan sitä.
Viitteet
- Wikipedia. (SF). pH-mittari. Saatu osoitteesta es.wikipedia.org
- Chang, R. (2007). Kemia, yhdeksäs painos. (McGraw-Hill).
- Westcott, C. (2012). Ph-mittaukset. Saatu osoitteesta books.google.co.ve
- Nielsen, C. (1996). Analyyttisen laboratorion johtaminen: Tavallinen ja yksinkertainen. Saatu osoitteesta books.google.co.ve
- Kenkel, J. (2010). Analyyttinen kemia teknikoille, kolmas painos. Saatu osoitteesta books.google.co.ve
- Cable, M. (2005). Kalibrointi: Teknikon opas. Saatu osoitteesta books.google.co.ve