| Lịch sử Lịch sử đo độ axit của chất lỏng điện bắt đầu vào năm 1906 khi Max Cremer trong nghiên cứu về giao diện chất lỏng [1] (tương tác giữa chất lỏng và chất rắn) phát hiện ra rằng giao diện giữa chất lỏng có thể được nghiên cứu bằng cách thổi một bong bóng thủy tinh mỏng và đặt chất lỏng bên trong nó và bên ngoài khác. Nó tạo ra một tiềm năng điện có thể đo lường được. |
Ý tưởng này đã được Fritz Haber (người phát minh ra tổng hợp amoniac và phân bón nhân tạo) và Zygmunt Klemsiewicz [2] phát hiện ra rằng bóng đèn thủy tinh (mà ông đặt tên là điện cực thủy tinh ) có thể được sử dụng để đo hoạt động của ion hydro và điều này theo sau một hàm logarit.
Nhà hóa sinh người Đan Mạch Soren Sorensen sau đó đã phát minh ra thang đo pH vào năm 1909.
Do điện trở trong thành kính rất cao, thường từ 10 đến 100 Mega-Ohm, điện áp thủy tinh không thể đo chính xác cho đến khi phát hiện ra các ống điện tử. Sau đó, việc phát minh ra các bóng bán dẫn hiệu ứng trường (FET) và mạch tích hợp (IC) có bù nhiệt độ, giúp có thể đo điện áp điện cực thủy tinh một cách chính xác. Điện áp được tạo ra bởi một đơn vị pH (ví dụ từ pH = 7.00 đến 8,00) thường khoảng 60 mV (milli Volt). Máy đo pH hiện tại có chứa các bộ vi xử lý thực hiện các hiệu chỉnh cần thiết cho nhiệt độ và hiệu chuẩn. Mặc dù vậy, máy đo pH hiện đại vẫn bị trôi (thay đổi chậm), điều này khiến cho việc hiệu chỉnh chúng thường xuyên là cần thiết.
Những cải tiến cũng đã được thực hiện trong hóa học của thủy tinh để ô nhiễm bởi các ion muối và halogen có thể được dừng lại. Điện cực tham chiếu, theo truyền thống sử dụng bạc clorua (AgCl) đã được thay thế bởi điện cực kalomel (thủy ngân clorua, HgCl2) sử dụng clorua thủy ngân (HgCl) trong dung dịch kali clorua (KCl) dưới dạng gel (như gelatine). Nhưng các điện cực không có sự sống vĩnh cửu và cần phải được thay thế khi chúng trôi dạt không chấp nhận được hoặc mất nhiều thời gian để giải quyết một cách bất thường.
[1] CrTable M (1906): Z. Biol, 47, 562
[2] Haber F và Z Klemensiewicz (1909): Z. Physik. Hóa học, 67, 385
Máy đo pH đo cơ bản là điện thế hóa học giữa một chất lỏng đã biết bên trong điện cực thủy tinh (màng) và chất lỏng không xác định bên ngoài. Do bóng đèn thủy tinh mỏng cho phép chủ yếu là các ion hydro nhanh và nhỏ tương tác với thủy tinh, điện cực thủy tinh đo tiềm năng điện hóa của các ion hydro hoặc tiềm năng của hydro . Để hoàn thành mạch điện, cũng cần một điện cực tham chiếu. Lưu ý rằng thiết bị không đo dòng điện mà chỉ đo điện áp, nhưng cần có sự rò rỉ nhỏ các ion từ điện cực tham chiếu, tạo thành cầu dẫn đến điện cực thủy tinh. Do đó, một máy đo pH phải không được sử dụng trong các chất lỏng chuyển động có độ dẫn thấp (do đó nên đo bên trong các thùng chứa nhỏ là tốt hơn).
 Máy đo pH đo điện thế (theo đồng hồ vẽ từ đồng hồ đo) giữa clorua thủy ngân của điện cực tham chiếu và chất lỏng kali clorua của nó, chất lỏng không xác định, dung dịch bên trong điện cực thủy tinh và điện thế giữa dung dịch đó và điện cực bạc. Nhưng chỉ có tiềm năng giữa chất lỏng chưa biết và dung dịch bên trong điện cực thủy tinh thay đổi từ mẫu này sang mẫu khác. Vì vậy, tất cả các tiềm năng khác có thể được hiệu chỉnh ra khỏi phương trình. |
Điện cực tham chiếu calomel bao gồm một ống thủy tinh với chất điện phân kali clorua (KCl) tiếp xúc mật thiết với một nguyên tố clorua thủy ngân ở cuối phần tử KCL. Nó là một công trình mỏng manh, được nối với một đầu nối lỏng làm bằng gốm xốp hoặc vật liệu tương tự. Loại điện cực này không dễ bị 'nhiễm độc' bởi kim loại nặng và natri.
Điện cực thủy tinh bao gồm một ống thủy tinh chắc chắn với một bóng đèn thủy tinh mỏng được hàn với nó. Bên trong là dung dịch kali clorua (KCl) đã biết được đệm ở pH 7,0. Một điện cực bạc có đầu clorua bạc tạo ra sự tiếp xúc với dung dịch bên trong. Để giảm thiểu nhiễu điện tử, đầu dò được che chắn bằng tấm chắn lá, thường được tìm thấy bên trong điện cực thủy tinh.
Hầu hết các máy đo pH hiện đại cũng có đầu dò nhiệt độ nhiệt điện trở cho phép điều chỉnh nhiệt độ tự động, vì pH thay đổi phần nào theo nhiệt độ.
| Nước là chất quan trọng nhất và kỳ diệu nhất trên Trái đất. Các phân tử HOH của nó tạo thành hình dạng boomerang với đầu O hơi âm và đầu H2 + tích điện dương. Những boomerang tích điện này bị hút vào nhau, tạo thành các đảo gắn kết, sao cho nước tạo thành một chất lỏng ở nhiệt độ nơi sự sống phát triển, trong khi nó thực sự phải là một loại khí rất dễ bay hơi như hydro sunfua (H2S) có trọng lượng phân tử gần gấp đôi. Ở bề mặt Trái Đất, nước xảy ra ở dạng rắn (nước đá), chất lỏng (nước) và dạng khí (hơi nước hoặc hơi nước). Ở vùng lạnh cả ba pha cùng tồn tại. Nước cũng độc đáo ở chỗ nó vừa là axit (với ion H +) vừa là dung dịch kiềm (với ion OH-). Do đó, nó đồng thời có tính axit và bazơ (kiềm), khiến nó trung tính hoàn toàn vì số lượng ion H + bằng với số lượng ion OH-. Do sự gắn kết mạnh mẽ của nó, chỉ có một vài phân tử nước phân ly (tách) trong các ion cấu thành của chúng: ion hydro (H +) và ion hydroxyl (OH-). Các nhà hóa học sẽ nhấn mạnh rằng các ion H + thực sự là các ion H3O + hoặc các ion hydronium. Biết rằng một mol nước nặng 18 gram (1 + 1 + 16), bằng 18ml và lượng này chứa một số lượng rất lớn các phân tử [1], chỉ 0,1 phần triệu (10 -7 ) mol được phân tách trong một lít nước (pH = 7). [2] Sự khác biệt tiềm năng giữa bên trong điện cực thủy tinh và bên ngoài là do các ôxit silic ở bên trong kính: Khi cân bằng ion được thiết lập, sự khác biệt tiềm năng giữa vách kính và dung dịch được đưa ra theo phương trình: Mặc dù các điện cực thủy tinh pH hiện đại đã có những cải tiến lớn, chúng vẫn không thích một số chất có hàm lượng ion H + thấp, như hydroxit kiềm (NaOH và KOH), nước cất tinh khiết, các chất khắc như fluoride, các chất hấp phụ như kim loại nặng và protein. Hầu hết các máy đo pH hiện đại đều có cảm biến nhiệt độ sẵn có để tự động điều chỉnh độ lệch nhiệt độ để đưa ra các giá trị như thể chúng được lấy ở nhiệt độ tiêu chuẩn 25ºC. Giá trị đọc không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ ở pH = 7.00 nhưng bên ngoài này là 0,003 mỗi ºC. Do đó, độ pH được lấy ở 5 CC (20 độ C so với 25 CC), hiển thị 4,00 phải được điều chỉnh xuống 0,003 x 20 x 3,00 = 0,18. Tương tự, giá trị pH là 10,00 phải được điều chỉnh tăng lên theo số tiền này. |
Chăm sóc máy đo pH phụ thuộc vào loại điện cực được sử dụng. Nghiên cứu các khuyến nghị của nhà sản xuất. Khi được sử dụng thường xuyên, tốt hơn là giữ ẩm cho điện cực, vì việc giữ ẩm điện cực khô mất nhiều thời gian, kèm theo tín hiệu trôi. Tuy nhiên, máy đo pH hiện đại không bận tâm đến các điện cực của chúng bị khô với điều kiện chúng đã được rửa kỹ trong nước máy hoặc kali clorua. Khi đi thám hiểm, đo nước biển, máy đo pH có thể được giữ ẩm bằng nước biển. Tuy nhiên, trong thời gian dài, nên làm ẩm nó bằng dung dịch kali clorua ở pH = 4 hoặc trong dung dịch đệm hiệu chuẩn axit = 4,01. Máy đo pH không thích bị bỏ lại trong nước cất.
Lưu ý rằng đầu dò pH giữ ẩm trong dung dịch axit, có thể ảnh hưởng đến kết quả khi không được rửa trước khi đưa vào lọ thử nghiệm. Hãy nhớ rằng chất lỏng có pH = 4 có nhiều ion hydro hơn 10.000 chất lỏng có pH = 8. Do đó, một giọt pH = 4 trong một lọ đo 400 giọt pH = 8 thực sự làm đảo lộn các phép đo! Cũng cần nhớ rằng các giải pháp hiệu chuẩn bao gồm các chất đệm hóa học 'cố gắng' để giữ mức độ pH không đổi, do đó, việc nhiễm bẩn lọ thử nghiệm của bạn với bộ đệm là thực sự nghiêm trọng.
[1] Hằng số của Avogadro là 602.213.670.000.000.000.000 (602.214 tỷ tỷ) hoặc 6.02E23, được đặt tên để vinh danh Amedeo Avogadro. Một nốt ruồi của một chất hóa học chứa số lượng phân tử này. Amedeo Avogadro (1776-1856) là một nhà vật lý người Ý. Ông đã đề xuất vào năm 1811 giả thuyết nổi tiếng của mình, hiện được gọi là luật Avogadro. Luật quy định rằng các thể tích bằng nhau của tất cả các khí ở cùng nhiệt độ và áp suất có cùng số lượng phân tử. Avogadro cũng phân biệt giữa một nguyên tử và một phân tử, và làm cho nó có thể xác định một bảng chính xác về trọng lượng nguyên tử.
[2] Trên trang web của Seafriends, chúng tôi thường sử dụng ký hiệu số mũ E, sao cho 2,34E-4 có nghĩa là 2,34 x 10 -4 .
| 0 | Axit sunfuric 5%, H2SO4, axit ắc quy. |
| 1 | HCl 0,1N, axit clohydric (1.1) |
| 2 | Nước chanh. Giấm (2.4-3.4) |
| 3 | rượu vang (3.5-3.7) |
| 4 | Nước cam. Nước ép táo (3.8). Bia. Cà chua. |
| 5 | Phô mai Cottage. Cà phê đen. Nước mưa 5.6. |
| 6 | Sữa. Cá (6,7-7). gà (6.4-6.6). |
| 7 | Trung tính: số lượng bằng nhau của các ion hydro và hydroxyl. Máu (7.3-7.4). Nước cất không có CO2, sau khi đun sôi. |
| số 8 | Nước biển (8.1). Lòng trắng trứng. |
| 9 | Borax. baking soda. |
| 10 | Sữa magiê, Magiê hydroxit Mg (OH) 2. |
| 11 | Amoniac gia dụng |
| 12 | Nhà phát triển nhiếp ảnh, thuốc tẩy gia dụng |
| 13 | Lò rửa |
| 14 | Dung dịch kiềm NaOH, 1 mol / lít. |
