Hvordan fungerer pH-metere?

  En pH-meter brukes til å måle pH (surhet eller alkalitet) av en vandig løsning. En pH-meter består av en sonde og et voltmeter. De vanligste kommersielt tilgjengelige pH-probene består av et ikke-ledende glass eller plast ytre rør, en kombinasjon av referanse og interne elektroder, interne løsninger og en glasspære. En kombinasjonsreferanse-intern elektrode er koblet til måleren via en kabel som inneholder to ledninger som er koblet til hver elektrode. Voltmeteret er en høy motstandsenhet som nøyaktig måler den potensielle forskjellen mellom referanselektroden og måleinterne elektroden. Men referansen og interne elektrodene er sølvkloridbelagte ledninger, hver inneholdt i et eget rom, og danner to halvceller i sonden . Referanse- og interne elektrodene nedsenkes i interne løsninger (med en kjent pH) av mettet KCl og 0,1 M HCI, henholdsvis. På slutten av sonden er en ion-selektiv glasspæremembran hvor sensingen oppstår. Glassmembranen er typisk en blanding av Na2O, SiO2 og CaO.For sensoren til å fungere skikkelig og gjennomgå ønsket ionebytteprosess, må glassmembranets spiss av en pH-probe hydreres i enten en lagrings- eller bufferoppløsning før- eller i mellom - bruk. For å måle pH i en oppløsning blir sonden deretter fjernet fra oppbevaringsløsningen skyllet med avionisert vann og deretter satt inn i den vandige prøveoppløsning som skal måles. Sonden bør være nedsenket i testløsningen lenge nok til at pH-måleravlesningene stabiliseres. På den ytre overflaten av glassmembranen bytter hydrogen-ioner som er tilstede i testløsningen ut med natriumioner som er tilstede i det hydratiserte laget av glassmembranen. Som hydrogenioner blir ekstrahert i membranen, og potensialet over membranen endres mens potensialet i referanselektroden forblir konstant. (Hydrogenioner går ikke gjennom den halvgennemtrængelige glassmembranen.) Det er da en forskjell i hydrogenjonskonsentrasjonene i hvert hydratisert lag på begge sider av glassmembranen. Måleren måler summen av alle potensialene i systemet, inkludert potensialet over glasset, den indre elektroden og referanselektroden. Likningen som brukes til å forholde seg til det skiftende membranpotensialet til konsentrasjonen av hydrogenioner, eller pH i testløsningen, er avledet fra Nernst-ligningen. For at pH-måleren skal konvertere de målte potensialene riktig til passende pH-verdier, må kalibreringer utføres på regelmessig. Disse blir vanligvis utført med to bufferløsninger med pH 4,01, 7,00 eller 10,00, avhengig av det forventede området for testløsninger som måles. Feilfulle målinger i pH-måling kan oppstå ved mangel på temperaturkompensasjon, skader på membranen eller sonden, fangede luftbobler rundt referanselektroden, våte sondeforbindelser til måleren, statisk elektrisitet, forekomst av salter, organiske løsemidler, proteiner i testløsningen eller alkalisk feil ved pH større enn 12.