Измерение показателя степени кислотности среды (pH)

pH фактор – это измерение относительной кислотности или щелочности раствора. Значение рН 7 считается нейтральным раствором, кислые растворы имеют значения ниже 7, а щелочные - выше 7. Значение рН может быть измерено pH-метром, переносным pH-метром или с помощью лакмусовой бумажки. Измерение pH фактора обеспечивает числовое обозначение относительной кислотности или щелочности, что является важным параметром в контроле раствора.

Для того, чтобы раствор выполнял свои функции как необходимо, должен быть известен желаемый pH фактор, и раствором тогда можно управлять. Для иллюстрации рассмотрим производство желе. Для превращения фруктов в желе смесь должна быть немного кислой. При pH ниже 2,6 смесь не будет превращаться в желе; при значении 2:6 образуется белый осадок, и желе не имеет рыночного вида; при значении 2,8 происходит отделение капелек воды от смеси; при значении 3,1 смесь образует желе максимальной консистенции; при значении 3,2 образуется желе средней консистенции, а при 3,3 желе будет жидким. При значении рН выше 3,5 желе из смеси вообще не получиться.

Так в пределах нескольких десятых частей pH фактора желе из смеси не образуется, затем получается максимальная консистенция, потом желе опять не получается. Данный пример иллюстрирует важность жесткого контроля pH фактора раствора.

Есть широкий диапазон кислот, от серной кислоты, которая может растворять металл до борной кислоты, которая годится для промывки глаз. Все кислоты образуют в растворе ионы водорода (H+). Степень кислотности – это числовое обозначение концентрации ионов водорода. Выражаясь языком химии, числовые обозначения  концентраций ионов водорода  представляют собой обычно чрезвычайно малые фракции, например, 1/10 000 000. Масштаб pH фактора был разработан, чтобы избежать использования таких неудобных чисел. Масштаб pH фактора определен математически как отрицательный логарифм концентрации ионов водорода или степени, в которую должна быть возведена 10, чтобы равняться концентрации ионов водорода. Название рН происходит от термина «степень водорода». Математическое выражение предоставляет нам удобный масштаб от 0 для кислого раствора удельной прочности до 7 для нейтрального раствора чистой воды.

Щелочи обязаны своей щелочностью гидроксильным ионам (ОН-), которые они образуют в растворе. Щелочность может быть измерена в том же самом масштабе, как и кислотность, от 7 до 14.

Проще говоря, любое число ниже 7,0 – это кислота и при каждой единице уменьшения этого значения увеличивается интенсивность (ионная концентрация H+) кислоты на фактор 10Х. Любое число выше 7,0 считается щелочью, и на каждую единицу увеличения этого значения увеличивается интенсивность (ионная концентрация ОН-) щелочи на фактор 10Х. В растворе, где присутствует одинаковое количество ионов Н+  и ионов ОН-, pH фактор равняется 7,0.

Водопроводная вода может быть немного щелочной вследствие добавок каустической соды, чтобы сделать воду более приятной для питья. Надлежащее измерение и регулирование воды имеют существенное значение в процессе предварительной обработки. Для обеспечения точности измерений рН-метр должен быть должным образом откалиброван.

Калибровка одноточечным методом описана ниже.

1)  Подключите электрод pH к прибору и снимите защитный колпачок с электрода.

2)  Промойте электрод pH  дистиллированной водой и погрузите его в буферный раствор 7,00.*

3)  Включите прибор, установив трехпозиционный переключатель в положение ON (включено).

4)  Установите температурный контроль прибора на температуру буферного раствора (используйте термометр Tru GT 100R или другой подходящий термометр, чтобы измерить температуру буферного раствора).

5)  Отрегулируйте контроль стандартизации для считывания значения, соответствующего температуре буферного раствора. Буферные значения приводятся в Таблице 1.

6)  Достаньте электрод из буферного раствора и промойте дистиллированной водой.

Прибор измерения pH теперь откалиброван и готов к применению.

Кнопка регулирования температуры на приборе должна устанавливаться на температуру раствора, значение рН которого измеряется.

Нельзя допустить высыхание электрода. Если он не используется, электрод должен быть погружен в буферный раствор. Электрод не должен использоваться в растворах с температурой выше 140°Ф (60°C) и должен быть защищен от замораживания. Электрод должен промываться дистиллированной водой до перенесения в буферный раствор из  измеряемого раствора. Влагу с электрода необходимо стряхивать, чтобы уменьшить загрязнение раствора при перенесении электрода из одного раствора в другой.

Если на наконечнике электрода образовалась пленочное покрытие, пробуйте удалить его, активно мешая в моющем растворе или опыляя его из баллончика. Если это не сработает, и прибор медленно или неправильно реагирует, можно аккуратно очистить стеклянный сосуд мягкой щеткой. Если и это не даст результата, замените сосуд или прибор.

Значения рН буферных растворов следует периодически проверять, сравнивая их со значениями в свежих буферных растворах. Замените раствор, когда разница значений рН будет достигать 0,1 или больше.