פוטנציומטר הוא מכשיר המשמש למדידת הפרש הפוטנציאלים בין העבודה לבין אלקטרודה השוואתית, כאשר שניהם שקועים פתרון אשר הוא הרצוי כדי לקבוע חומציות או בסיסיות שלה, המבטא הזה כמו pH.
באופן זה פוטנציומטריה מתייחסת לשיטה האנליטית המשמשת לקביעת ריכוז יוני H + בחומר שנמצא בתמיסה, באמצעות שימוש בפוטנציומטר ושתי האלקטרודות שהוזכרו לעיל.
במקרה של אלקטרודת הייחוס, יש לו פוטנציאל ידוע, קבוע ויציב שלא כמו האלקטרודה העובדת. הפוטנציאל שמתפתח באלקטרודה אחרונה זו משתנה ביחס לריכוז יוני H + שנמצאים בתמיסה.
פוטנציאל זה מושפע מאוד גם מהטמפרטורה בה מתבצעת המדידה.
לשם מה זה?
ישנם מספר גדול של תהליכים תעשייתיים - כגון ייצור תרופות, עיבוד מזון וטיהור מים - הרגישים ביותר לשינויים ברמת החומציות. מסיבה זו המדידה הנכונה שלה חשובה כל כך.
כאמור, pH הוא פרמטר המשמש למדידת חומציות או בסיסיות של תמיסה שנמצאת בשלב המימי על ידי ניתוח ריכוז יוני H + בתמיסה. לאחר מכן, ערך ה- pH מחושב על ידי המשוואה הבאה:
pH = -log
אז הפוטנציומטר משמש למדידת pH של חומר בתמיסה.
כאשר הפוטנציומטר מחובר לשתי האלקטרודות השקועות בתמיסה שיש לנתח, הוא מגלה את ההבדל הפוטנציאלי בין האלקטרודה הפועלת לאלקטרודה, מגביר אות זה וממיר אותו לערך pH בעזרת המשוואה שתוארה לעיל.
איך זה עובד?
פעולתו של פוטנציומטר מבוססת על המנגנון של תא אלקטרוכימי, בו יוני H + מעורבים בתגובה הכימית של התא בכדי לקבוע את ריכוזם של יוני אלה בתמיסה ובדרך זו להשיג את ה- pH של אותו .
כאשר רוצים למדוד את pH של תמיסה באמצעות פוטנציומטריה, משתמשים בפוטנציומטר ואלקטרודה; הראשון הוא המכשיר שקובע את רמת החומציות, ואילו השני מבוסס על שילוב של אלקטרודת ייחוס ואלקטרודה למדידה הרגישה לניתוחים.
במובן זה נוצר מעגל דרכו הזרם החשמלי זורם בין האלקטרודות לפיתרון, שם הם מבצעים את פונקציית הסוללה כשהם שקועים בפתרון שצוין.
בדרך זו מתוכנן הפוטנציומטר על מנת ליצור מתח השווה לאפס (ביחידות של מיליוולט) כאשר יש לו pH שווה לשבעה; כלומר ניטרלי.
באופן דומה, כאשר נרשמת עלייה בערכים הפוטנציאליים (עם מספרים חיוביים) זה אומר שיש ערכי pH נמוכים יותר, וכאשר נצפתה ירידה - זהו צמיחה לעבר מספרים שליליים - אנו מדברים על ערכים גבוהים יותר. pH.
אלקטרודות
האלקטרודה המדידה (או העובדת) מורכבת ממכשיר בו התגובה הנחקרת (חמצון או צמצום) מתרחשת.
למרות שיש סוגים רבים, בדרך כלל מדובר בזכוכית, המורכבת מממברנה זכוכית דקה מאוד שיש לה חדירות ליוני H + של הסביבה בה היא נמצאת.
על ידי הצבה זו בתמיסה שיש לה pH שונה מהפתרון הקיים בתא, נוצר הבדל פוטנציאלי בין שני פני הקרום וניתן לרשום הבדל זה באמצעות אלקטרודה התייחסות.
מצד שני, אלקטרודת הייחוס היא מכשיר בעל מאפיינים של פוטנציאל יציב ועם ערך ידוע, המשמש בדרך כלל כאנודה בתא האלקטרוכימי.
דוגמה לסוג זה של אלקטרודה היא כזו המורכבת מחוט כסף, המצופה בכלוריד כסף ומוטבל בתמיסת חומצה הידרוכלורית מדוללת, או אלקטרודת הייחוס רוויה קלומל, כמו זו המוצגת. באיור שלהלן.
אז הפוטנציומטר קובע את ההבדל הפוטנציאלי הנוצר בין האלקטרודות, אם כי רק הפוטנציאל של האלקטרודה העובדת תלוי בריכוזי המין היוני.
כיול פוטנציומטר
כיול פוטנציומטר חייב להתבצע באמצעות פתרונות חיץ ידועים (המכונים גם מאגרים או פתרונות מאגר), המורכבים ממערכות עם pH כמעט בלתי משתנה המכילות חומר חלש ומינים מצומדים שלו.
לכל תמיסת חיץ יש pH ספציפי, שיכול להיות חומצי (pH <7), בסיסי (pH> 7), או ניטרלי (pH = 7), וניתן לרכוש אותו באופן מסחרי כסטנדרט או מוכן במעבדה עם ריאגנטים מוסמכים ו באמצעות נהלים קבועים ותוקפים.
מכיוון שפוטנציומטרים מודדים את ערך ה- pH בטווח שנחשב לרחב, יש לדעת אם לאנליסט יש pH גבוה או פחות משבע כדי להמשיך בכיול הנכון שלו.
לפיכך, עבור דגימות שה- pH צפוי להיות בסיסי, יש לכייל אותה עם תמיסת חיץ עם pH שווה לשבעה ואחרת עם pH גבוה יותר (בדרך כלל משתמשים באחד מ- pH עשר).
לעומת זאת, עבור דגימות עם pH חומצי צפוי, היא מכוילת עם תמיסת חיץ עם pH שווה לשבעה ואחת נוספת עם pH נמוך יותר (בדרך כלל משתמשים באחד מ- pH ארבע).
לבסוף, יש לבצע כיול מחדש של מכשיר מדידה זה לפני כל שימוש ואחריו, לרשום את תוצאותיו, כולל התאריך והשעה בהם בוצעו ומאפייני פתרונות החיץ המשמשים לשליטה עליו.
הפניות
- ויקיפדיה. (sf). מד pH. הושג מ- es.wikipedia.org
- צ'אנג, ר '(2007). כימיה, מהדורה תשיעית. (מקגרו-היל).
- ווסטקוט, סי (2012). מדידות Ph. הושג מ- books.google.co.ve
- Nielsen, C. (1996). ניהול המעבדה האנליטית: רגיל ופשוט. הושג מ- books.google.co.ve
- Kenkel, J. (2010). כימיה אנליטית לטכנאים, מהדורה שלישית. הושג מ- books.google.co.ve
- כבל, מ '(2005). כיול: מדריך טכנאי. הושג מ- books.google.co.ve