Budowa kombinowanej elektrody pH
Kombinowana elektroda pH mieści w jednym korpusie część szklaną czułą na pH oraz układ odniesienia. Miernik odczytuje różnicę potencjałów i po kalibracji przelicza ją na pH. Określenie „kombinowana” samo nie oznacza więc pomiaru przewodności lub stężenia innej substancji.
Potencjał części szklanej zależy od aktywności jonów wodorowych przy membranie. Układ odniesienia powinien zapewniać możliwie stabilny potencjał i przez złącze ciekłe utrzymywać kontakt elektrochemiczny z próbką. Jego odchylenie może wpływać na wynik tak samo jak problem membrany szklanej.
Co znajduje się wewnątrz sondy?
| Część | Zadanie |
|---|---|
| Szklana membrana czuła na pH | Powierzchnia rozdziału, której potencjał reaguje na właściwości próbki związane z pH. |
| Wewnętrzny układ części szklanej | Umożliwia odczyt potencjału membrany przez wewnętrzny elektrolit i elektrodę. |
| Układ odniesienia | Zapewnia potencjał odniesienia; elektrolit musi odpowiadać konstrukcji i zastosowaniu. |
| Złącze ciekłe lub diafragma | Zapewnia kontakt jonowy elektrolitu z próbką. Zatkanie lub niewłaściwy dobór mogą pogorszyć pomiar. |
| Korpus, przewód i złącze elektryczne | Chronią układ i łączą go z miernikiem; wpływają również na zgodność mechaniczną i chemiczną. |
| Czujnik temperatury, jeżeli jest wbudowany | Dostarcza temperaturę dla obsługiwanej funkcji miernika. Nie zawiera go każda kombinowana elektroda pH. |
Właściwości membrany szklanej
Czułe szkło jest kruche. Grubość i wytrzymałość zależą od konkretnej konstrukcji; jedna przybliżona grubość nie dotyczy wszystkich sond. Korpus z tworzywa lub osłona mogą ograniczać uszkodzenia, ale nie czynią membrany narzędziem odpornym na każde uderzenie.
Nie mieszaj elektrodą tak, aby uderzała o dno lub ścianki. Pękniętej membrany nie naprawi kalibracja. Przed pomiarem sprawdź szkło i używaj sondy według instrukcji producenta.
Kształt membrany musi odpowiadać próbce
- Membrana kulista jest częsta przy wodnych próbkach laboratoryjnych. Przydatność zależy też od złącza odniesienia i składu próbki.
- Konstrukcja stożkowa lub do nakłuwania może być przeznaczona do materiałów lepkich bądź półstałych, na przykład wybranych produktów spożywczych. W mięso, owoce, ser lub glebę wprowadzaj tylko sondę wyraźnie do tego przeznaczoną. Sam stożkowy kształt nie gwarantuje odporności na nacisk.
- Płaska membrana może odpowiadać powierzchniom lub niektórym zastosowaniom przemysłowym i ułatwiać czyszczenie. Odporność na zabrudzenie nie wynika jednak wyłącznie z kształtu. Papier lub skóra wymagają właściwej sondy i określonej procedury; metoda nie jest automatycznie równoważna zanurzeniu w roztworze.
- Małe, specjalnie zaokrąglone membrany stosuje się przy ograniczonej przestrzeni, na przykład w cienkich probówkach. Zastosowania medyczne wymagają osobno przeznaczonych i sprawdzonych urządzeń; zwykła sonda laboratoryjna lub ogrodnicza ich nie zastępuje.
Przy doborze określ oprócz materiału, na przykład jogurtu lub miodu, także konsystencję, temperaturę i przygotowanie próbki. W glebie odróżniaj pomiar bezpośredni odpowiednią sondą od pomiaru zdefiniowanego wyciągu. Wyniki nie są automatycznie zamienne.
Skład szkła, temperatura i skrajne pH
Różne mieszanki szkła mają odmienne właściwości przy niskiej i wysokiej temperaturze oraz w silnie kwaśnych lub zasadowych mediach. Zakres wyświetlany przez miernik nie jest automatycznie zakresem użytkowym całego zestawu. Sprawdź dopuszczalne pH i temperaturę elektrody oraz miernika, a także zgodność chemiczną korpusu.
W skrajnych warunkach mogą występować błąd kwasowy lub alkaliczny i inne wpływy matrycy. Ich wielkość i początek zależą od szkła i warunków; pH 1 oraz 13 nie są uniwersalnymi granicami każdej elektrody. Odpowiednie szkło może ograniczyć określony wpływ, ale nie tworzy uniwersalnie bezbłędnej sondy.
Elektroda odniesienia i złącze ciekłe
Układ odniesienia jest istotny dla wiarygodnego pomiaru. Powinien utrzymywać stabilny potencjał, pozostając elektrochemicznie połączony z próbką. W praktyce wpływają na niego elektrolit, złącze, temperatura i zabrudzenie. Nie jest zatem dosłownie niezależny od wszystkich czynników zewnętrznych.
Kontakt może tworzyć otwarte złącze lub materiał porowaty, na przykład ceramika. W pewnych konstrukcjach uzupełnianych elektrolit przechodzi do próbki. Wypełnienia żelowe i polimerowe mają inne zasady konserwacji; nie można przypisywać wszystkim sondom jednakowego otworu i przepływu.
Podwójny układ odniesienia oddziela wewnętrzną referencję od próbki dodatkową komorą. Może ograniczać niektóre formy zanieczyszczenia lub reakcji, ale nie gwarantuje automatycznie większej dokładności w każdym medium. Decydują konstrukcja i zastosowanie.
Wypełnieniem może być wskazany roztwór KCl, żel lub inny elektrolit. Uzupełniaj wyłącznie roztworem określonym przez producenta. Roztwór do przechowywania i elektrolit do uzupełniania nie są bez sprawdzenia zamienne. Zatkane złącze może powodować powolną lub niestabilną odpowiedź mimo pozornie czystego szkła.
Przykłady kombinowanych elektrod ADWA
Model dobieraj do miernika, matrycy i warunków pracy. Ogólne twierdzenie, że jedna konstrukcja pokrywa niemal wszystkie zadania pH, nie stanowi wystarczającej podstawy do wyboru.
AD1131B: korpus szklany i uzupełniany układ odniesienia
AD1131B ma szklany korpus, złącze BNC i uzupełniany elektrolit odniesienia. Opublikowana karta producenta podaje 3,5 M KCl i podwójny układ odniesienia. Zasady uzupełniania, położenie otworu i poziom napełnienia podczas pomiaru sprawdź we właściwej instrukcji. Uzupełnianie nie zastępuje czyszczenia i nie wolno wykonywać go dowolnym roztworem.
Szkło może być odpowiednie tam, gdzie jego odporność chemiczna i możliwość czyszczenia odpowiadają próbce. Alkohol lub inny środek czyszczący muszą być dopuszczone dla całej elektrody; sam materiał korpusu nie uzasadnia uniwersalnej dezynfekcji. Przydatność do mleka, barwnika lub gorącego roztworu sprawdź dla konkretnego składu i metody.
AD1230B: korpus z tworzywa i żel
AD1230B ma korpus z tworzywa i elektrolit żelowy, którego zwykle się nie uzupełnia. Opublikowana karta elektrod podaje zalecaną temperaturę pracy od 0 do 70 °C, a dla AD1131B od 0 do 100 °C. W obu przypadkach sprawdź też aktualną dokumentację, ograniczenia podłączonego miernika i konkretnego zastosowania.
Żel nie oznacza braku konserwacji ani stałego czasu odpowiedzi. Stabilizacja zależy od próbki, temperatury, stanu elektrody i procedury. Nie przyjmuj wyniku tylko dlatego, że minęło 15 lub 20 sekund; stosuj warunki odczytu określone dla zadania.
AD11P: kompaktowa elektroda zamienna
AD11P jest elektrodą zamienną do AD11 i AD12. W kompaktowym układzie łączy część czułą na pH, referencję i pomiar temperatury. Nie jest uniwersalnym zamiennikiem sond BNC ani elektrodą do dowolnego modelu.
Wymiary i ilość elektrolitu są cechami konstrukcji, ale same nie wyznaczają dokładnego terminu wymiany. Żywotność oceniaj według próbki, częstotliwości użycia, przechowywania i pomiarów kontrolnych. Mała sonda nie musi w każdych warunkach działać krócej niż większa zaniedbana elektroda.
Co sprawdzić przed zakupem i użyciem?
- Zgodność złącza i elektrody z modelem miernika.
- Przydatność membrany, złącza ciekłego i elektrolitu do próbki.
- Dopuszczalne pH, temperaturę i obciążenie mechaniczne całego zestawu.
- Potrzebę oddzielnej sondy temperatury lub obecność wbudowanego czujnika.
- Wskazane czyszczenie, przechowywanie, ewentualne uzupełnianie i kalibrację.
- Procedurę kontroli potwierdzającą działanie zestawu przed pomiarem próbek.
Odpowiednia konstrukcja i staranna konserwacja uzupełniają się. Kalibracja nie czyni sondy do innej matrycy odpowiednią; również zgodna elektroda bez sprawdzenia stanu nie gwarantuje wiarygodnego wyniku.