Danas je nabavljen prijenosni pH metar slovenskog proizvođača Iskra pod oznakom MA 5724 iz 1986. godine. U kompletu smo pronašli dvije elektrode sa pripadajućim nosačem, tri plastične posudice za držanje uzoraka otopina, kablove za spajanje elektroda sa instrumentom, te setove indikatorskih pH listića. O pH mjeračima već smo pisali u nekoliko naših objava gdje je između ostalih predstavljen i jedan stariji Iskrin model PH METAR MA 5701.
Ukratko ćemo ponoviti da se mjerenjem pH vrijednosti određuje koncentracija iona vodika u nekoj tekućini (otopini). Koncentracija iona vodika određuje stupanj kiselosti te tekućine. Način mjerenja, najjednostavnije rečeno, temelji se na principu mjerenja razlike električnog potencijala (napona) između dvije elektrode uronjene u mjerenu tekućinu koja se ponaša kao elektrolit. Dakle, nama koji smo više električari nego kemičari, cijeli proces je najlakše shvatiti kao formiranje svojevrsnog galvanskog članka (baterije), sa dvije elektrode uronjene u elektrolit.
Spomenute dvije elektrode kod pH mjerača se najčešće zovu referentna i indikatorska. Svojstvo referentne elektrode je da ima točno poznat i stalan elektrodni potencijal koji je neovisan o sastavu otopine u koju je uronjena. Indikatorska elektroda pak treba proizvoditi napon koji je izravno ovisan o količini određenih iona u otopini. Dakle, indikatorska elektroda mora biti i selektivna, što znači da će reagirati samo na određenu vrstu iona za koju je namijenjena.
Kao referentne elektrode najpoznatije su vodikove,kalomel i srebro/srebro-klorid elektrode. Osnovna podjela indikatorskih elektroda je na kovinske i membranske. U punom kompletu pH metra MA 5724 nalaze se kalomel (referentna), staklena (membranska) i kombinirana elektroda koja je kombinacija referentne i indikatorske elektrode u jednom kućištu.
Kalomel elektroda sadrži mješavinu žive, kalomela (Hg2Cl2) i otopine kalijeva klorida u koju je uronjena platinska žica. Zasićena kalomel elektroda ima standardni potencijal 0.244 V pri 25 °C, ali s obzirom da je taj napon dosta ovisan o promjeni temperature prije mjerenja s ovom elektrodom potrebno je izvršiti temperaturnu kompenzaciju. Stoga ćemo kod svih pH mjerača naći potenciometar za temperaturnu kompenzaciju ili se ona vrši automatski preko ugrađenog termometra.
Staklena elektroda spada u kategoriju indikatorskih membranskih elektroda. Sastoji se od posudice napravljene od specijalnog vrlo tankog stakla (membrana) ispunjene kloridnom kiselinom stalnog pH u koju je uronjena elektroda od srebro/srebro klorida.Potencijal ove elektrode ovisi o omjeru vodikovih iona u elektrodi i izvan nje, odnosnou otopini u koju je uronjena. Na suho staklo pH ne utječe pa se staklena membrana prije mjerenja mora močiti u vodi.
Kad se referentna kalomel elektroda sa stalnim potencijalom i indikatorska staklena elektroda uronjene u otopinu kojoj mjerimo koncentraciju vodikovih iona povežu u strujni krug preko osjetljivog (elektronskog) voltmetra – dobili smo pH metar.
Lijevo: Rad sa dvije zasebne elektrode (referentna kalomel i indikatorska staklena) Desno: Rad sa jednom kombiniranom elektrodom
Osim temperaturne kalibracije referentne elektrode, pH metar je povremeno potrebno kalibrirati i glede njegove točnosti pokazivanja na baždarenoj skali. To se obično vrši uranjanjem elektroda u posebno pripremljene referentne otopine sa točno poznatom i stalnom pH vrijednosti. Ove otopine se zovu puferi. Postoje puferi za čitav mjerni opseg pH metra, a baždarenje je dobro provesti sa više pufera različitih vrijednosti pH.
Mi smo u našem kompletu zatekli pH indikatorske trakice (lakmus papir) koje pokrivaju čitav opseg od pH 1 do pH 14. Ove trakice se umoče u otopinu kojoj želimo odrediti pH. Nakon kratkog vremena (3 sekunde) središnji obojani dio trake (dio bez ispisane vrijednosti) poprimiti će određenu nijansu ovisno o pH vrijednosti tekućine. Ova nijansa usporedi se sa uzorcima boje sa ispisanim vrijednostima i tako se odredi pH. Ove trakice dakle služe za okvirno mjerenje pH neke otopine, no za precizno mjerenje ipak ne mogu zamijeniti pH metar.
Mi smo u našem kompletu zatekli samo staklenu i kombiniranu elektrodu. Upute za rad i tehničke podatke za kombiniranu elektrodu iz našeg kompleta možete preuzeti ovdje: Uputstvo za upotrebu kombinirane elektrode.
Također, kompletnu uputu za korištenje pH metra MA 5724 možete preuzeti klikom na donju sliku pa se mi ovdje više nećemo baviti kemijom nego prelazimo na nama srodniju elektroniku 🙂
PH metar MA 5724 napaja se preko jedne standardne 9 V baterije. Napajanje je potrebno za rad tranzistorskog pojačala ugrađenog u pH metar.
Na bočnim stranama vidljivi su pristupi trimerskim potenciometrima za baždarenje. Sve je opisano u Uputstvu za upotrebu pa ovdje nema potrebe prepisivati već opisane upute 🙂
U kompletu mjerača nalaze se kablovi za spajanje spondi na instrument, posudice za držanje uzorka otopine, te zaštitna kapica kombinirane sonde kada je ista u upotrebi.
U nastavku dajemo elektroničku shemu našeg pH metra, a onda možemo pogledati kako je sve to izvedeno u praksi. Vidimo da osnovu sklopa čini komparacijsko pojačalo sa ulazima za napone iz referentne i indikatorske elektrode. Referentna elektroda je na potencijslu mase za mjerenje napona, dok se za mjerenje pH potenciomnetrom STANDARDIZE odabire negativan napon za kompenzaciju naponskog potencijala referentne elektrode. Sve drugo su mjerni i kalibracijski otpornici (trimeri) za baždarenje prikaza pojedinih vrijednosti na instrumentu.
Eto, ovdje smo (elektronički gledano) predstavili jednu lijepu izvedbu Iskrinog milivoltmetra sa kompletom kemijskih elektroda kako bi se istim mogla mjeriti pH vrijednost raznih otopina i tekućina. Ovaj 30 godina star instrument još uvijek izgleda vrlo dobro za svoje godine i na nama je očuvati ga u takvom stanju što je moguće duže vrijeme. Zato ga ni nećemo više puno opterećivati mjerenjima raznih kiselina ili lužina, to radije prepuštamo današnjim suvremenim pH mjeračima, a ovog našeg ćemo umiroviti na nekom lijepom i kemijski neutralnom mjestu kako i priliči pH mjeraču kojem kazaljka ionako već dugo vremena pokazuje samo neutralnu vrijednost na svojim pH i naponskim skalama 🙂