Definiowanie pH

pH jest liczbową reprezentacją równoważnika gramów na litr stężenia jonów wodorowych w dowolnym roztworze. Waha się od 0 do 14. Jest to logarytmiczny pomiar moli jonów wodoru na litr roztworu. Roztwory o wartości pH od 0 do 7 to roztwory kwaśne o dużym stężeniu jonów wodorowych, podczas gdy roztwory o wartości pH od 8 do 14 to roztwory zasadowe o małym stężeniu wodoru. Roztwory o wartości pH 7 są roztworami obojętnymi. Pomiar pH daje miarę zasadowości lub kwasowości roztworu.

Dlaczego pomiar pH jest niezbędny?

Do monitorowania poziomu pH krwi, które musi wynosić od 7,35 do 7,45
Do monitorowania poziomu pH gleby w celu optymalnego wzrostu upraw zgodnie z wymaganiami.
Aby monitorować pH deszczu, abyśmy mogli wykryć zanieczyszczenia w powietrzu, jeśli woda deszczowa stanie się bardziej kwaśna.
Do monitorowania pH wielu innych codziennych produktów, takich jak mleko, szampon itp.

Trzy sposoby pomiaru pH roztworu

Za pomocą paska wskaźnikowego, który po umieszczeniu w roztworze odpowiednio zmienia kolor. Pasek jest następnie wyjmowany, a jego kolor dopasowuje się do koloru na karcie kolorów, aby określić odpowiednią wartość pH.
Używając płynu wskaźnikowego pH, w którym nieznany roztwór jest dodawany do płynu, a zmieniony kolor płynu jest dopasowywany do już dostępnego koloru na kole kolorów, aby określić wartość pH.
Korzystanie z czujnika pH, w którym sondę można po prostu włożyć do roztworu i można wykonać odczyt pH.

5 Zalety korzystania z miernika pH w porównaniu z innymi metodami

Dają dokładniejsze pomiary.
Można z nich łatwo korzystać.
Odczyt pH jest łatwiejszy w porównaniu.
Dają bardziej precyzyjne pomiary, ponieważ mogą mierzyć do 1/100^thjednostki pH.
Są wielokrotnego użytku.

Zasada działania miernika pH lub czujnika pH

Pehametr zasadniczo działa na fakcie, że granica faz dwóch cieczy wytwarza potencjał elektryczny, który można zmierzyć. Innymi słowy, gdy ciecz wewnątrz obudowy wykonanej ze szkła jest umieszczana w roztworze innym niż ta ciecz, istnieje potencjał elektrochemiczny między tymi dwiema cieczami.

Elementy czujnika pH

Jest to w zasadzie elektroda składająca się z 4 elementów:

Elektroda pomiarowa : Jest to rurka wykonana ze szkła i składa się z przyspawanej do niej cienkiej szklanej bańki wypełnionej roztworem chlorku potasu o znanym pH równym 7. Zawiera również blok chlorku srebra przymocowany do srebrnego elementu. Generuje napięcie używane do pomiaru pH nieznanego roztworu.

Elektroda pomiarowa

“jak przekonwertować kod binarny na szary kod ”

Elektroda odniesienia : Jest to szklana rurka składająca się z roztworu chlorku potasu pozostającego w bliskim kontakcie z blokiem chlorku rtęci na końcu chlorku potasu. Służy do zapewnienia stabilnego połączenia beznapięciowego w celu uzupełnienia całego obwodu.

Elektroda odniesienia

Przedwzmacniacz : Jest to urządzenie kondycjonujące sygnał i konwertuje sygnał elektrody pH o wysokiej impedancji na sygnał o niskiej impedancji. Wzmacnia i stabilizuje sygnał, dzięki czemu jest mniej podatny na zakłócenia elektryczne.

Przedwzmacniacz

Nadajnik lub analizator : Służy do wyświetlania sygnału elektrycznego czujnika i składa się z czujnika temperatury w celu kompensacji zmiany temperatury.

Nadajnik lub analizator

Działanie czujnika pH:

Działanie czujnika pH

Elektrodę umieszcza się w zlewce wypełnionej roztworem, którego pH ma być mierzone. Szklana bańka przyspawana na końcu elektrody pomiarowej składa się z domieszkowanych jonów litu, co powoduje, że działa jako bariera jonoselektywna i umożliwia jonom wodoru z nieznanego roztworu migrację przez barierę i oddziaływanie ze szkłem, tworząc potencjał elektrochemiczny związany ze stężeniem jonów wodorowych. Plik pomiar potencjału elektrody w ten sposób zmienia się wraz ze stężeniem jonów wodorowych. Z drugiej strony potencjał elektrody odniesienia nie zmienia się wraz ze stężeniem jonów wodorowych i zapewnia stabilny potencjał, z którym porównywana jest elektroda pomiarowa. Składa się z neutralnego roztworu, który może wymieniać jony z nieznanym roztworem przez porowaty separator, tworząc w ten sposób połączenie o niskiej rezystancji, aby zakończyć cały obwód. Różnica potencjałów między dwiema elektrodami daje bezpośredni pomiar stężenia jonów wodorowych lub pH układu i jest najpierw wzmacniana w celu wzmocnienia, a następnie podawana do woltomierza.

U = E._pH- JEST_ref

“diy ładowarka do telefonu komórkowego słonecznego ”

JEST_pH- Potencjał napięcia elektrody pomiarowej

JEST_ref- Potencjał napięcia elektrody odniesienia

PH jest obliczane na podstawie równania Nernsta, które stwierdza, że zmiana całkowitego potencjału dla każdej zmiany pH wynosi

U = -kTpH

k- stała Boltzmanna, temperatura T.

Środki ostrożności przy pomiarze pH:

Potencjał elektrody pomiarowej ma tendencję do zmiany wraz z temperaturą, co może wpływać na pomiar pH. Z tego powodu należy zapewnić technikę kompensacji temperatury. Osiąga się to ręcznie, wykonując oddzielny pomiar temperatury i wprowadzając wartość do pH-metru lub stosując automatyczną kompensację temperatury, która składa się z czujnik temperatury podawany do pH-metru.
Ponieważ szkło jest w rzeczywistości złym przewodnikiem prądu elektrycznego, elektroda pomiarowa w rzeczywistości zapewnia wysoką rezystancję w porównaniu z elektrodą odniesienia, powodując duży spadek napięcia, który wpływa na pomiar wyjściowy. Rozwiązaniem tego problemu jest użycie wzmacnianego miernika o dużej rezystancji lub użycie układu pomiaru napięcia zerowego.
Nie należy używać kwasu fluorowodorowego w żadnym roztworze, ponieważ rozpuszcza on szkło

Nowoczesne czujniki pH dostępne na rynku:

PHE-45P : Może mierzyć pH w pełnym zakresie z czułością 0,02pH i pracuje w zakresie temperatur od -5 do + 95⁰C. Składa się z kompensatora temperatury Pt1000 RTD.

PHE-45P

Czujnik pH WQ201 : Mierzone przez Global Water Instrumentation Inc i montowane na 25-stopowych kablach klasy morskiej o długości do 500 stóp, z wyjściem 4-20 mA.

Czujnik pH WQ201

“jak działa dzielnik napięcia? ”

Zastosowania obejmujące czujnik pH

Kontrola pH

Pomiar pH odgrywa ważną rolę w wielu zastosowaniach przemysłowych, takich jak kontrola chemikaliów w przemysłowych płuczkach, pomiar dwutlenku siarki w cukrowniach i optymalizacja koagulacji w klarowaniu wody. Stanowi punkt kontrolny do neutralizacji kwasów i zasad.

System kontroli pH służy do pomiaru pH roztworu, a także kontroluje dodawanie środka neutralizującego, aby utrzymać roztwór w neutralnym, określonym pH. Składa się z analizatora pH i dwóch lub więcej czujników pH.

Kontrola pH

Teraz, gdy mieliśmy już podstawową wiedzę na temat czujnika pH i jego zastosowania w kontroli pH, daj nam znać o innych zastosowaniach tego czujnika. Jeśli dodatkowo pytałeś na ten temat lub na elektrykę i projekty elektroniczne zostaw komentarze poniżej.

Kredyt na zdjęcia -