O princípio básico da medição de pH
O conhecido e antigo método de medição de corrente zero usado para determinar processos de reação química é provavelmente a medição de pH. De modo geral, a medição do pH é usada para determinar a acidez ou alcalinidade de uma solução. Mesmo a água quimicamente pura tem vestígios de dissociação, e sua equação de ionização é: H2O H2O=H3O-OH - (1) Devido ao fato de que apenas uma quantidade muito pequena de água é dissociada, a concentração molar de íons é geralmente um expoente de potência negativo. Para evitar o uso do expoente negativo da concentração molar para cálculos, o biólogo Sorensen sugeriu em 1909 substituir esse valor inconveniente pelo logaritmo e defini-lo como "valor de pH". Matematicamente, o valor do pH é definido como o logaritmo negativo da concentração de íons hidrogênio comumente usada. Ou seja, pH=um log [H]
(2) Devido à forte dependência do produto iônico da temperatura, para o valor do pH do controle do processo é necessário conhecer simultaneamente as características de temperatura da solução. Somente quando o meio medido está na mesma temperatura é que seu valor de pH pode ser comparado. Para obter um valor de pH reproduzível, a análise potenciométrica é utilizada para medição de pH. O eletrodo usado no método de análise de potencial é chamado de bateria primária. A voltagem desta bateria é chamada de força eletromotriz (EMF). Esta força eletromotriz (EMF) consiste em duas baterias e meia. Uma das meias células é chamada de eletrodo de medição e seu potencial está relacionado a uma atividade iônica específica; A outra meia célula é uma meia célula de referência, comumente chamada de eletrodo de referência, que geralmente é conectada à solução de medição e a um medidor de pH industrial. O eletrodo de hidrogênio padrão é o ponto de referência para todas as medições de potencial. O eletrodo de hidrogênio padrão é um fio de platina galvanizado (revestido) com cloreto de platina e rodeado por gás hidrogênio. O eletrodo indicador de pH mais conhecido e comumente usado é um eletrodo de vidro. É um tubo de vidro com uma película de vidro sensível ao pH soprada na extremidade. O tubo é preenchido com solução tampão KCI contendo AgCI saturado, com valor de pH de 7. A diferença de potencial que existe em ambos os lados do filme de vidro e reflete o valor de pH segue a fórmula de Nernst: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] Na fórmula, E é o potencial; E é a tensão padrão do eletrodo; R é a constante do gás; T é a temperatura Kelvin; F é a constante de Faraday; N é a valência do íon medido; [HO] é a atividade do íon HO. Como pode ser visto na equação acima, existe uma certa relação entre o potencial E e a atividade e temperatura dos íons H O. A uma determinada temperatura, medir o potencial E pode calcular ln [HO] (convertido em log [HO] para obter o pH), que é o princípio básico da detecção de pH. Na fórmula de Nernst, a temperatura desempenha um papel significativo como variável. À medida que a temperatura aumenta, o valor potencial também aumentará. Para cada aumento de 1 grau na temperatura, causará uma mudança potencial de 0,2 mV/pH. Representado pelo valor de pH, o valor de pH varia em 0,0033 por LPH por I~C. Isso significa que para medições em torno de 20-30 graus e 7pH, não há necessidade de compensar mudanças de temperatura; Para aplicações com temperaturas superiores a 30 graus ou inferiores a 20 graus e valores de pH superiores a 8 ou inferiores a 6, as alterações de temperatura devem ser compensadas.
