Zgradba kombinirane pH-elektrode
Kombinirana pH-elektroda v enem telesu združuje pH-občutljiv stekleni del in referenčni sistem. Merilnik zaznava potencialno razliko med njima in jo po kalibraciji pretvori v pH. Beseda »kombinirana« zato sama ne pomeni, da sonda meri tudi prevodnost ali koncentracijo druge snovi.
Potencial steklenega dela je odvisen od aktivnosti vodikovih ionov ob membrani. Referenca naj zagotavlja čim stabilnejši potencial in prek tekočinskega spoja elektrokemični stik z vzorcem. Odstopanje reference lahko vpliva na skupni rezultat podobno kot težava steklene membrane.
Kaj je v notranjosti sonde?
| Del | Naloga |
|---|---|
| pH-občutljiva steklena membrana | Mejna površina, katere potencial se odziva na lastnosti vzorca, povezane s pH. |
| Notranji sistem steklenega dela | Omogoča zaznavanje membranskega potenciala prek notranjega elektrolita in elektrode. |
| Referenčni sistem | Zagotavlja referenčni potencial; elektrolit mora ustrezati zgradbi in uporabi. |
| Tekočinski spoj oziroma diafragma | Vzpostavlja ionski stik elektrolita z vzorcem. Zamašitev ali neprimernost lahko poslabšata meritev. |
| Telo, kabel in priključek | Ščitijo sklop in ga povezujejo z merilnikom; določajo tudi mehansko in kemijsko združljivost. |
| Temperaturno tipalo, če je vgrajeno | Zagotavlja temperaturni podatek za podprto funkcijo merilnika. Ne vsebuje ga vsaka kombinirana pH-elektroda. |
Lastnosti steklene membrane
Občutljivo steklo je krhko. Debelina in mehanska odpornost sta odvisni od konkretne izvedbe; ene približne debeline ni mogoče pripisati vsem sondam. Plastično telo ali zaščita lahko omejita poškodbe, ne naredita pa membrane odporne proti vsakemu udarcu.
Z elektrodo ne mešajte tako, da bi udarjala ob dno ali stene. Razpokane membrane ne popravi kalibracija. Pred merjenjem preverite stanje stekla in sondo uporabljajte po navodilih proizvajalca.
Oblika membrane mora ustrezati vzorcu
- Kroglasta membrana je pogosta pri vodnih laboratorijskih vzorcih. Primernost je odvisna tudi od referenčnega spoja in sestave vzorca.
- Stožčasta oziroma vbodna izvedba je lahko namenjena viskoznim ali poltrdnim materialom, denimo določenim živilom. V meso, sadje, sir ali tla vbadajte samo izrecno namensko sondo. Sama stožčasta oblika ne zagotavlja odpornosti proti pritisku.
- Ravna membrana lahko ustreza površinam ali nekaterim industrijskim nalogam in olajša čiščenje. Odpornosti proti umazaniji pa ne določa le oblika. Papir ali koža zahtevata primerno sondo in določen postopek; meritev ni samodejno enaka potopitvi v raztopino.
- Majhne, posebno zaobljene membrane se uporabljajo pri omejenem prostoru, na primer v tankih epruvetah. Medicinske uporabe zahtevajo namensko preverjene naprave; običajna laboratorijska ali vrtnarska sonda jih ne nadomesti.
Pri izbiri navedite poleg materiala, denimo jogurta ali medu, še konsistenco, temperaturo in pripravo vzorca. Pri tleh razlikujte neposreden postopek z namensko sondo in merjenje določenega izvlečka. Rezultati niso samodejno zamenljivi.
Sestava stekla, temperatura in skrajni pH
Steklene mešanice imajo različne lastnosti pri nizki in visoki temperaturi ter v močno kislih ali bazičnih medijih. Prikazno območje merilnika ni samodejno uporabno območje celotnega sklopa. Preverite dovoljeni pH in temperaturo elektrode ter instrumenta, pa tudi kemijsko združljivost telesa.
Pri skrajnih razmerah se lahko pojavijo kisla ali alkalna napaka in drugi vplivi matrice. Njihova velikost in nastop sta odvisna od stekla in pogojev; pH 1 in 13 nista univerzalni meji vsake elektrode. Primerno steklo lahko določene vplive zmanjša, ne ustvari pa univerzalno brezhibne sonde.
Referenčna elektroda in tekočinski spoj
Referenčni sistem je pomemben za zanesljivo meritev. Ohranjati mora stabilen potencial, hkrati pa biti elektrokemično povezan z vzorcem. Nanj v praksi vplivajo elektrolit, spoj, temperatura in onesnaženje. Zato ni dobesedno neodvisen od vseh zunanjih vplivov.
Stik lahko nastane prek odprtega spoja ali poroznega materiala, na primer keramike. Pri nekaterih izvedbah z možnostjo dolivanja elektrolit prehaja v vzorec. Gelne in polimerne polnitve imajo drugačna pravila vzdrževanja; pri vseh sondah ni mogoče predpostaviti enake odprtine in pretoka.
Dvojni referenčni spoj z dodatno komoro loči notranjo referenco od vzorca. Lahko omeji nekatere oblike onesnaženja ali reakcije, ne zagotavlja pa samodejno večje točnosti v vsakem mediju. Odločata zgradba in uporaba.
Polnitev je lahko predpisana raztopina KCl, gel ali drug elektrolit. Dolivajte samo raztopino, ki jo navede proizvajalec. Raztopina za shranjevanje in raztopina za dolivanje nista brez preverjanja zamenljivi. Zamašen spoj lahko povzroči počasno ali nestabilno odzivanje tudi pri na videz čistem steklu.
Primeri kombiniranih elektrod ADWA
Model izberite glede na združljivost z merilnikom, matrico in delovne pogoje. Splošna trditev, da ena izvedba pokriva skoraj vse naloge pH, ni zadostna podlaga za izbiro.
AD1131B: stekleno telo in referenca z možnostjo dolivanja
AD1131B ima stekleno telo, priključek BNC in referenčni elektrolit z možnostjo dolivanja. Objavljeni proizvajalčev list navaja 3,5 M KCl in dvojni referenčni sistem. Pravila dolivanja, položaj polnilne odprtine in raven polnitve med merjenjem preverite v ustreznih navodilih. Dolivanje ne nadomesti čiščenja in ni dovoljeno s poljubno raztopino.
Steklo je lahko primerno, kadar njegova kemijska odpornost in možnost čiščenja ustrezata vzorcu. Alkohol ali drugo čistilo morata biti dovoljena za celotno elektrodo; material telesa sam ne določa splošnega postopka razkuževanja. Uporabo v mleku, barvilu ali vroči raztopini preverite glede na sestavo in metodo.
AD1230B: plastično telo in gel
AD1230B ima plastično telo in gelni elektrolit, ki se običajno ne doliva. Objavljeni list elektrod navaja priporočeno delovno temperaturo od 0 do 70 °C, za AD1131B pa od 0 do 100 °C. V obeh primerih preverite tudi aktualno dokumentacijo, meje priključenega merilnika in konkretne uporabe.
Gel ne pomeni odsotnosti vzdrževanja ali stalnega odzivnega časa. Stabilizacija se spreminja glede na vzorec, temperaturo, stanje in postopek. Rezultata ne sprejmite samo zato, ker je minilo 15 ali 20 sekund; uporabite pogoje odčitavanja, določene za nalogo.
AD11P: kompaktna nadomestna elektroda
AD11P je nadomestna elektroda za AD11 in AD12. Kompaktni sklop povezuje pH-občutljivi del, referenco in temperaturno zaznavanje. Ni univerzalna zamenjava za sonde BNC ali poljuben model instrumenta.
Mere in količina notranjega elektrolita so konstrukcijske lastnosti, same pa ne določajo natančnega časa zamenjave. Življenjsko dobo ocenjujte glede na vzorec, uporabo, shranjevanje in kontrolne meritve. Majhna sonda ne traja v vseh razmerah manj časa kot večja zanemarjena elektroda.
Kaj preveriti pred nakupom in uporabo?
- Združljivost priključka in elektrode z merilnikom.
- Primernost membrane, spoja in elektrolita za vzorec.
- Dovoljene meje pH, temperature in mehanske obremenitve celotnega sklopa.
- Potrebo po ločeni temperaturni sondi ali vgrajeno tipalo.
- Predpisano čiščenje, shranjevanje, morebitno dolivanje in kalibracijo.
- Kontrolni postopek za potrditev delovanja sistema pred merjenjem vzorcev.
Ustrezna zgradba in skrbno vzdrževanje se dopolnjujeta. Nova kalibracija ne naredi sonde za drugo matrico primerne; tudi združljiva elektroda brez preverjanja stanja ne zagotavlja zanesljivega rezultata.