Das pH-Messgerät (auch als Säuremessgerät bezeichnet) ist ein Instrument zur präzisen Messung des Säurealkalismus einer Lösung.Das Kernprinzip basiert auf elektrochemischen Effekten und der Ernster-Gleichung, die den pH-Wert durch die Messung der elektrischen Potenziale zwischen dem Elektrodensystem und der gemessenen Lösung umwandelt.

　　1. Kernmessprinzip: die elektrische Potenz der ursprünglichen Batterie und die Ernster-Gleichung

Das Arbeitsprinzip des pH-Messgerätes (Säuremessgerät) besteht im Wesentlichen darin, ein Originalbatteriesystem zu verwenden. Das System besteht aus zwei Elektroden - der Anzeigelektrode (in der Regel Glaselektrode) und der Referenzelektrode (z. B. ZuckerQuecksilberelektrode oder Silber-Silberchloridelektrode) - die gleichzeitig in die zu prüfende Lösung eingetaucht werden. Die entscheidende Rolle der Referenzelektrode besteht darin, ein bekanntes und stabiles Elektrodenpotential als Maßstab für die Messung bereitzustellen. Die Glaselektrode ist einzigartig durch ihre spezielle Glasfolie, die an ihrer Vorderseite für Wasserstoffionen empfindlich ist. Wenn es mit einer Lösung in Kontakt kommt, ändert sich sein Membranpotential in Reaktion auf Änderungen der Wasserstoffionaktivität in der Lösung.

Diese beiden Elektroden bilden die ursprüngliche Batterie in der Lösung, deren Gesamtmomentum (E-Batterie) erzeugt ist die algebraische Summe des Referenzelektrodenpotentials (E-Referenz) und des Glaselektrodenpotentials (E-Glas), dh E-Batterie = E-Referenz + E-Glas. Die Beziehung zwischen dem elektrischen Potential und der Wasserstoff-Ionen-Aktivität in der Lösung folgt der Nuster-Gleichung: E = E0 + (RT/F) * ln[H Die Die Die Die Die]

Dabei ist E das Elektrodenpotential, E0 das Standardelektrodenpotential, R die Gaskonstante, T die thermodynamische Temperatur, F die Faraday-Konstante und [H [H [H+] die Wasserstoff-Ionenkonzentration. Nach der Konvertierung der Gleichung kann man bei 25 ° C bei einer Änderung der Lösung von 1 pH-Einheit das Elektrodenpotential entsprechend um etwa 59,16 mV ändern. Das Präzisionspotentiometer (Strommeter) mit hoher Impedanz im pH-Messgerät misst diese kleine Potentialdifferenz und vergrößert sie, um sie schließlich direkt in den pH-Messwert umzuwandeln.

　　Wichtigkeit der Temperaturkompensation

Der Wert der Potentialveränderung in der Nuster-Gleichung ist direkt mit der Temperatur (T) verbunden. Um die Genauigkeit der Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen zu gewährleisten, verfügen moderne pH-Messgeräte über eine Temperaturkompensationsfunktion (z. B. einen Temperaturkompensationsknopf oder eine automatische Temperatursensorsonde), um Messabweichungen aufgrund von Temperaturänderungen zu korrigieren.

　　Schlüsselkomponenten der Instrumente und moderne Entwicklung

Die herkömmlichen Instrumentalelektroden wurden weitgehend durch Kompositelektroden ersetzt. Die Composite-Elektrode integriert die Glas-Anzeigelektrode und die Referenzelektrode in eine und füllt mit gesättigter KCI-Lösung als innere Referenzflüssigkeit, die einfacher zu verwenden ist. Abhängig von Anwendungsszenarien und Präzisionsanforderungen werden verschiedene Gerätetypen entwickelt, darunter Stift-, tragbare, Labor-Tisch- und hochpräzise industrielle Online-Modelle. Die Genauigkeitsgrade variiert von 0,2 bis 0,001, je kleiner die Zahl ist, desto höher die Genauigkeit.

　　Notwendigkeit der Kalibrierung im Betrieb

Da sich das Elektrodenpotential langsam im Laufe der Zeit ändert, muss der pH-Messgerät vor der Messung kalibriert werden, in der Regel mit einer Zwei-Punkt-Kalibrierung. Das heißt, zuerst mit einem Standardpuffer mit pH = 7 für die "Positionierung" kalibrieren, dann basierend auf der sauren Alkalineit der zu messenden Lösung, wählen Sie einen Standardpuffer mit pH = 4 (für eine saure Lösung) oder pH = 9,18/10 (für eine alkalische Lösung) für die "Neigung" kalibrieren. Die Kalibrierung eliminiert effektiv Systemfehler, die durch Faktoren wie das Asymmetriepotential und das Flüssigkeitspotential der Elektrode verursacht werden.

Insgesamt basiert das pH-Messgerät (Säuremessgerät) auf elektrochemischen Prinzipien, indem es die durch Änderungen in der Wasserstoff-Ionen-Aktivität verursachte Elektrodenpotential-Differenz präzise misst und mit der Nerster-Gleichung in einen pH-Wert umwandelt. Sein Design vereint Chemie, Physik und Elektronik, was es zu einem entscheidenden Analysewerkzeug für Forschung und Industrie macht.