Definirea pH-ului

pH-ul este reprezentarea numerică a gram-echivalentului pe litru de concentrație de ion hidrogen în orice soluție. Acesta variază între 0 și 14. Este măsurarea logaritmică a moli de ioni de hidrogen pe litru de soluție. Soluțiile cu o valoare de pH cuprinsă între 0 și 7 sunt soluții acide cu o concentrație mare de ioni de hidrogen, în timp ce soluțiile cu valori de pH între 8 și 14 sunt soluții bazice cu concentrație mică de hidrogen. Soluțiile cu o valoare a pH-ului 7 sunt soluții neutre. Măsurarea pH-ului oferă măsurarea alcalinității sau acidității unei soluții.

De ce este esențială măsurarea pH-ului?

Pentru a monitoriza nivelul pH-ului din sânge, care trebuie să fie între 7.35 și 7.45
Pentru a monitoriza nivelul pH-ului solului pentru o creștere optimă a culturilor în conformitate cu cerințele.
Pentru a monitoriza pH-ul ploii, astfel încât să putem detecta poluanții din aer, dacă apa de ploaie devine mai acidă.
Pentru a monitoriza pH-ul multor alte produse utilizate zilnic, cum ar fi laptele, șamponul etc.

Trei moduri de a măsura pH-ul unei soluții

Folosind o bandă indicatoare care, atunci când este plasată într-o soluție, își schimbă culoarea în consecință. Banda este apoi scoasă și culoarea sa este asortată cu o culoare pe diagrama de culori pentru a decide valoarea corespunzătoare a pH-ului.
Folosind un fluid indicator pH în care soluția necunoscută este adăugată la fluid și culoarea modificată a fluidului este asortată cu o culoare deja disponibilă pe roata de culoare pentru a decide valoarea pH-ului.
Folosind un senzor de pH unde o sondă poate fi introdusă pur și simplu în interiorul soluției și poate fi efectuată citirea pH-ului.

5 Avantajele utilizării pH-metrului față de alte metode

Acestea oferă măsurători mai precise.
Pot fi ușor de utilizat.
Citirea pH-ului este mai ușoară comparativ.
Oferă măsurători mai precise, deoarece pot măsura până la 1/100^ade unitate de pH.
Sunt reutilizabile.

Principiul pH-metrului sau al senzorului de pH

pH-metrul funcționează practic pe faptul că o interfață de două lichide produce un potențial electric care poate fi măsurat. Cu alte cuvinte, atunci când un lichid din interiorul unei incinte din sticlă este plasat într-o altă soluție decât acel lichid, există un potențial electrochimic între cele două lichide.

Componente ale senzorului de pH

Este practic un electrod format din 4 componente:

Un electrod de măsurare : Este un tub format din sticlă și constă dintr-un bec subțire de sticlă sudat la acesta, umplut cu soluție de clorură de potasiu cu un pH cunoscut de 7. Conține, de asemenea, un bloc de clorură de argint atașat la un element de argint. Acesta generează tensiunea utilizată pentru a măsura pH-ul soluției necunoscute.

Un electrod de măsurare

“diferite tipuri de porturi în sistemul informatic ”

Un electrod de referință : Este un tub de sticlă format dintr-o soluție de clorură de potasiu în contact intim cu un bloc de clorură de mercur la capătul clorurii de potasiu. Este folosit pentru a furniza o conexiune stabilă de tensiune zero pentru a finaliza întregul circuit.

Un electrod de referință

Preamplificator : Este un dispozitiv de condiționare a semnalului și transformă semnalul electrodului cu impedanță ridicată într-un semnal cu impedanță redusă. Acesta întărește și stabilizează semnalul, făcându-l mai puțin susceptibil la zgomotul electric.

Preamplificator

Transmițător sau analizor : Este utilizat pentru a afișa semnalul electric al senzorului și constă dintr-un senzor de temperatură pentru a compensa schimbarea temperaturii.

Transmițător sau analizor

Funcționarea senzorului de pH:

Funcționarea senzorului de pH

Electrodul este plasat în paharul umplut cu o soluție al cărei pH trebuie măsurat. Becul de sticlă sudat la sfârșitul electrodului de măsurare este format din ioni de litiu dopați pe acesta, ceea ce îl face să acționeze ca o barieră ionică selectivă și permite ionilor de hidrogen din soluția necunoscută să migreze prin barieră și interacționează cu sticla, dezvoltând un potențial electrochimic legat de concentrația ionilor de hidrogen. potențial electrod de măsurare astfel se modifică odată cu concentrația ionilor de hidrogen. Pe de altă parte, potențialul electrodului de referință nu se modifică odată cu concentrația ionilor de hidrogen și oferă un potențial stabil cu care este comparat electrodul de măsurare. Acesta constă dintr-o soluție neutră care este permisă să schimbe ioni cu soluția necunoscută printr-un separator poros, formând astfel o conexiune cu rezistență redusă pentru a completa întregul circuit. Diferența de potențial dintre cei doi electrozi oferă o măsurare directă a concentrației ionilor de hidrogen sau pH-ului sistemului și este mai întâi preamplificată pentru a-l întări și apoi dată voltmetrului.

U = E_pH- ESTE_ref

“Controlul vitezei motorului trifazat ”

ESTE_pH- Potențialul de tensiune al electrodului de măsurare

ESTE_ref- Potențialul de tensiune al unui electrod de referință

PH-ul este calculat pe baza ecuației Nernst care afirmă că modificarea potențialului total pentru fiecare modificare a pH-ului este

“ce este un motor cu umbre pol ”

U = -kTpH

k- temperatura constantă a lui Boltzmann, T-.

Precauții în măsurarea pH-ului:

Potențialul electrodului electrodului de măsurare tinde să varieze în funcție de temperatură, ceea ce poate afecta măsurarea pH-ului. Din acest motiv, trebuie furnizată o tehnică de compensare a temperaturii. Se realizează fie manual, făcând o măsurare separată a temperaturii și introducând valoarea în pH-metru, fie utilizând o compensare automată a temperaturii, care constă dintr-o senzor de temperatura alimentat la pH-metru.
Deoarece sticla este de fapt un conductor rău de electricitate, electrodul de măsurare oferă de fapt o rezistență ridicată în comparație cu cea a electrodului de referință, provocând o cădere mare de tensiune care afectează măsurarea ieșirii. O soluție la această problemă este prin utilizarea unui contor amplificat cu rezistență ridicată sau prin utilizarea unei setări de măsurare a tensiunii de echilibru nul.
Acidul fluorhidric nu trebuie utilizat în nicio soluție deoarece dizolvă sticla

Senzori moderni de pH disponibili pe piață:

PHE-45P : Poate măsura pH-ul în întreaga gamă cu o sensibilitate de 0,02pH și funcționează în intervalul de temperatură cuprins între -5 și + 95⁰C. Se compune dintr-un compensator de temperatură Pt1000 RTD.

PHE-45P

Senzor de pH WQ201 : Este măsurată de Global Water Instrumentation Inc și sunt montate pe cabluri de 25ft de marină cu o lungime de până la 500 ft, cu o ieșire de 4-20mA.

Senzor de pH WQ201

Aplicații care implică senzor de pH

Controlul pH-ului

Măsurarea pH-ului joacă un rol important în multe aplicații industriale, cum ar fi controlul substanțelor chimice din spălătorii industriali, măsurarea dioxidului de sulf în rafinăriile de zahăr și optimizarea coagulării în limpezirea apei. Oferă un punct de control pentru acizi și baze neutralizante.

Sistemul de control al pH-ului este utilizat pentru a măsura pH-ul soluției și, de asemenea, controlează adăugarea unui agent neutralizant pentru a menține soluția la un pH neutru definit. Se compune din analizor de pH și doi sau mai mulți senzori de pH.

Controlul pH-ului

Acum, că am avut cunoștințe de bază despre senzorul de pH și despre aplicarea acestuia în controlul pH-ului, anunțați-ne despre alte aplicații ale acestui senzor. Dacă ați întrebat în plus despre acest subiect sau despre electricitate și proiecte electronice lăsați comentariile de mai jos.

Fotografii Credit -