O pH (também conhecido como acidômetro) é um instrumento usado para medir com precisão a acidez e a alcalinidade de soluções.Seu princípio básico é baseado nos efeitos eletroquímicos e na equação de Ernst, que converte o pH medindo a potência elétrica gerada entre o sistema de eletrodos e a solução testada.

　　Princípio de medição básico: potência elétrica da bateria original e equação de Ernst

O princípio de funcionamento do pH (acidômetro) é essencialmente o uso de um sistema de bateria original. O sistema consiste em dois eletrodos - um eletrodo de indicação (geralmente um eletrodo de vidro) e um eletrodo de referência (como um eletrodo de glicércio ou um eletrodo de cloreto de prata) - mergulhados simultaneamente na solução a ser testada. O papel fundamental do eletrodo de referência é fornecer um potencial de eletrodo conhecido e estável como referência para a medição. O eletrodo de vidro é único em sua extremidade frontal é uma película de vidro especial sensível aos íons de hidrogênio. Quando entra em contato com a solução, seu potencial de membrana varia em resposta às mudanças na atividade de íons de hidrogênio na solução.

Estes dois eletrodos formam a bateria primária em solução e o potencial elétrico total (bateria E) produzido é a soma álgebrica do potencial do eletrodo de referência (E de referência) e do potencial do eletrodo de vidro (E de vidro), ou seja, bateria E = E de referência + E de vidro. A relação entre a potência elétrica e a atividade de íons de hidrogênio na solução segue a equação de Munster: E = E0 + (RT/F) * ln[H A A A A

Onde E é o potencial do eletrodo, E0 é o potencial do eletrodo padrão, R é a constante de gás, T é a temperatura termodinâmica, F é a constante de Faraday e [H onde onde onde ] é a concentração de íons de hidrogênio. Após a conversão da equação, é possível obter que, a 25 ° C, para cada mudança de 1 unidade de pH da solução, o potencial do eletrodo muda de acordo com cerca de 59,16 mV. O potentímetro de precisão de alta impedância (correntímetro) dentro do pH mede essa pequena diferença de potencial e a amplifica para, eventualmente, converter diretamente para as leituras de pH exibidas.

　　A importância da compensação de temperatura

A variação de potencial na equação de Neuster está diretamente relacionada à temperatura (T). Assim, para garantir a precisão das medições em diferentes temperaturas, os medidores de pH modernos têm funções de compensação de temperatura (como botões de compensação de temperatura ou sondas automáticas de indução de temperatura) para corrigir desvios de medição devido a mudanças de temperatura.

　　Componentes-chave do instrumento e desenvolvimento moderno

Os eletrodos separadores de instrumentos tradicionais foram substituídos em maior parte por eletrodos compostos. O eletrodo composto integra o eletrodo de indicação de vidro e o eletrodo de referência em um único, e preenche com uma solução saturada de KCI como líquido de referência interno, o uso é mais conveniente. De acordo com o cenário de aplicação e os requisitos de precisão, os instrumentos são desenvolvidos em vários tipos, incluindo caneta, portátil, laboratório de mesa e industrial on-line de alta precisão. Suas classes de precisão variam de 0,2 a 0,001, e quanto menor o número, maior a precisão.

　　Necessidade de calibração durante a operação

Como o potencial do eletrodo varia lentamente ao longo do tempo, para obter resultados precisos, o medidor de pH deve ser calibrado antes da medição, geralmente usando o método de calibração de dois pontos. Ou seja, primeiro com um tampão padrão de pH = 7 para a calibração do "posicionamento", em seguida, de acordo com a acidez alcalina da solução a ser testada, escolha um tampão padrão de pH = 4 (para soluções ácidas) ou pH = 9,18/10 (para soluções alcalinas) para a calibração da "inclinação". A calibração elimina eficazmente os erros do sistema causados por fatores como o potencial asimétrico do eletrodo e o potencial hidráulico.

Em resumo, o pH (acidômetro) é baseado em princípios eletroquímicos, medindo com precisão a diferença de potencial do eletrodo causada por mudanças na atividade de íons de hidrogênio e convertendo-a em pH usando a equação de Ernst. Seu design combina tecnologias químicas, físicas e eletrônicas, tornando-o uma ferramenta analítica essencial na pesquisa científica e na indústria.