Điều gì quyết định độ chua của chanh hoặc vị ngọt dịu của cà chua? Câu trả lời nằm ở mức pH của chúng. Trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ bảo vệ môi trường đến sản xuất thực phẩm, việc đo pH chính xác đóng một vai trò quan trọng. Bài viết này xem xét các nguyên tắc hoạt động của máy đo pH, trình bày chi tiết các quy trình hiệu chuẩn và đưa ra các khuyến nghị bảo trì để đảm bảo các phép đo chính xác và đáng tin cậy.
Thành phần cốt lõi của máy đo pH là điện cực pH, thực chất bao gồm hai điện cực: một điện cực nhạy pH và một điện cực tham chiếu. Việc đo pH về cơ bản liên quan đến việc đo hiệu điện thế giữa các điện cực này.
Điện cực nhạy pH thường sử dụng điện cực thủy tinh chứa đầy dung dịch có pH đã biết (thường là 0,1M HCl với pH=1,0). Khi nhúng vào dung dịch thử, sự khác biệt về nồng độ ion hydro trên màng thủy tinh sẽ tạo ra hiệu điện thế. Theo phương trình Nernst, hiệu điện thế này có mối quan hệ tuyến tính với pH - về mặt lý thuyết, mỗi đơn vị pH khác biệt tương ứng với khoảng 60mV ở 25°C.
Điện cực tham chiếu cung cấp một điện thế tham chiếu ổn định, thường sử dụng điện cực bạc/bạc clorua hoặc calomel. Máy đo pH hiện đại thường sử dụng các điện cực kết hợp tích hợp cả thành phần cảm biến và tham chiếu.
Lớp gel ngậm nước của màng thủy tinh rất quan trọng đối với độ nhạy ion hydro. Hydrat hóa thích hợp là điều cần thiết - các điện cực mới hoặc khô nên ngâm trong dung dịch đệm pH7 hoặc dung dịch bảo quản trong vài giờ. Điện cực mất nước có thể được phục hồi bằng dung dịch HCl 0,1M.
Trước khi đo, luôn rửa điện cực bằng nước cất hoặc nước khử ion và thấm khô nhẹ nhàng bằng khăn lau phòng thí nghiệm. Tránh chà xát vì tĩnh điện có thể gây nhiễu cho các phép đo. Màng thủy tinh dễ vỡ đòi hỏi phải xử lý cẩn thận.
Hiệu chuẩn thiết lập đường cong phản hồi của thiết bị (mối quan hệ hiệu điện thế so với pH). Mặc dù về mặt lý thuyết là tuyến tính, nhưng các yếu tố trong thế giới thực như sự lão hóa của điện cực và sự thay đổi nhiệt độ có thể gây ra sai lệch.
Hiệu chuẩn một điểm bằng cách sử dụng dung dịch đệm pH7 là đủ cho các phép đo gần đúng gần pH trung tính. Để có độ chính xác cao hơn, nên hiệu chuẩn đa điểm bằng cách sử dụng các dung dịch đệm trải rộng trên phạm vi đo dự kiến (thường là pH4, pH7 và pH10).
Sau khi hiệu chuẩn, rửa và thấm khô điện cực trước khi nhúng vào dung dịch thử. Khuấy nhẹ đảm bảo tiếp xúc thích hợp. Tránh chạm vào thành bình trong khi đo. Ghi lại các chỉ số đã ổn định.
Không bao giờ bảo quản điện cực trong nước cất (hiệu ứng "nước đói"). Việc bảo quản tối ưu sử dụng dung dịch bảo quản điện cực pH hoặc 3M KCl để duy trì cường độ ion của dung dịch bên trong.
Các điện cực bị lão hóa cho thấy phản ứng chậm hoặc khó hiệu chuẩn có thể được tái tạo bằng cách ngâm trong 6M HCl (50% cô đặc) sau đó là nước. Điều này loại bỏ các chất gây ô nhiễm bề mặt nhưng có thể gây hư hại màng.
Thực hiện các biện pháp đảm bảo chất lượng sau:
Chọn dựa trên yêu cầu ứng dụng:
Các cân nhắc bổ sung bao gồm phạm vi đo, độ phân giải, độ chính xác, bù nhiệt độ và khả năng tương thích của điện cực với hóa học mẫu.
Máy đo pH phục vụ các chức năng quan trọng trong các ngành:
Thông qua việc hiểu đúng các nguyên tắc hoạt động, kỹ thuật hiệu chuẩn và quy trình bảo trì, máy đo pH cung cấp dữ liệu đáng tin cậy cần thiết cho nghiên cứu khoa học và các quy trình công nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Điều gì quyết định độ chua của chanh hoặc vị ngọt dịu của cà chua? Câu trả lời nằm ở mức pH của chúng. Trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ bảo vệ môi trường đến sản xuất thực phẩm, việc đo pH chính xác đóng một vai trò quan trọng. Bài viết này xem xét các nguyên tắc hoạt động của máy đo pH, trình bày chi tiết các quy trình hiệu chuẩn và đưa ra các khuyến nghị bảo trì để đảm bảo các phép đo chính xác và đáng tin cậy.
Thành phần cốt lõi của máy đo pH là điện cực pH, thực chất bao gồm hai điện cực: một điện cực nhạy pH và một điện cực tham chiếu. Việc đo pH về cơ bản liên quan đến việc đo hiệu điện thế giữa các điện cực này.
Điện cực nhạy pH thường sử dụng điện cực thủy tinh chứa đầy dung dịch có pH đã biết (thường là 0,1M HCl với pH=1,0). Khi nhúng vào dung dịch thử, sự khác biệt về nồng độ ion hydro trên màng thủy tinh sẽ tạo ra hiệu điện thế. Theo phương trình Nernst, hiệu điện thế này có mối quan hệ tuyến tính với pH - về mặt lý thuyết, mỗi đơn vị pH khác biệt tương ứng với khoảng 60mV ở 25°C.
Điện cực tham chiếu cung cấp một điện thế tham chiếu ổn định, thường sử dụng điện cực bạc/bạc clorua hoặc calomel. Máy đo pH hiện đại thường sử dụng các điện cực kết hợp tích hợp cả thành phần cảm biến và tham chiếu.
Lớp gel ngậm nước của màng thủy tinh rất quan trọng đối với độ nhạy ion hydro. Hydrat hóa thích hợp là điều cần thiết - các điện cực mới hoặc khô nên ngâm trong dung dịch đệm pH7 hoặc dung dịch bảo quản trong vài giờ. Điện cực mất nước có thể được phục hồi bằng dung dịch HCl 0,1M.
Trước khi đo, luôn rửa điện cực bằng nước cất hoặc nước khử ion và thấm khô nhẹ nhàng bằng khăn lau phòng thí nghiệm. Tránh chà xát vì tĩnh điện có thể gây nhiễu cho các phép đo. Màng thủy tinh dễ vỡ đòi hỏi phải xử lý cẩn thận.
Hiệu chuẩn thiết lập đường cong phản hồi của thiết bị (mối quan hệ hiệu điện thế so với pH). Mặc dù về mặt lý thuyết là tuyến tính, nhưng các yếu tố trong thế giới thực như sự lão hóa của điện cực và sự thay đổi nhiệt độ có thể gây ra sai lệch.
Hiệu chuẩn một điểm bằng cách sử dụng dung dịch đệm pH7 là đủ cho các phép đo gần đúng gần pH trung tính. Để có độ chính xác cao hơn, nên hiệu chuẩn đa điểm bằng cách sử dụng các dung dịch đệm trải rộng trên phạm vi đo dự kiến (thường là pH4, pH7 và pH10).
Sau khi hiệu chuẩn, rửa và thấm khô điện cực trước khi nhúng vào dung dịch thử. Khuấy nhẹ đảm bảo tiếp xúc thích hợp. Tránh chạm vào thành bình trong khi đo. Ghi lại các chỉ số đã ổn định.
Không bao giờ bảo quản điện cực trong nước cất (hiệu ứng "nước đói"). Việc bảo quản tối ưu sử dụng dung dịch bảo quản điện cực pH hoặc 3M KCl để duy trì cường độ ion của dung dịch bên trong.
Các điện cực bị lão hóa cho thấy phản ứng chậm hoặc khó hiệu chuẩn có thể được tái tạo bằng cách ngâm trong 6M HCl (50% cô đặc) sau đó là nước. Điều này loại bỏ các chất gây ô nhiễm bề mặt nhưng có thể gây hư hại màng.
Thực hiện các biện pháp đảm bảo chất lượng sau:
Chọn dựa trên yêu cầu ứng dụng:
Các cân nhắc bổ sung bao gồm phạm vi đo, độ phân giải, độ chính xác, bù nhiệt độ và khả năng tương thích của điện cực với hóa học mẫu.
Máy đo pH phục vụ các chức năng quan trọng trong các ngành:
Thông qua việc hiểu đúng các nguyên tắc hoạt động, kỹ thuật hiệu chuẩn và quy trình bảo trì, máy đo pH cung cấp dữ liệu đáng tin cậy cần thiết cho nghiên cứu khoa học và các quy trình công nghiệp trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
