รายการปัญหาในการวัดค่า pH ของมิเตอร์
1. การวัดค่า pH ที่อุณหภูมิสูง
อุณหภูมิสูงของสารละลายที่เป็นน้ำโดยทั่วไปหมายถึงสูงกว่า 60 องศา ภายใต้สภาวะนี้ สารละลายมีผลกระทบต่อการกัดกร่อนอย่างรุนแรงต่ออิเล็กโทรดแก้ว โดยเฉพาะในช่วง pH ที่เป็นด่าง ผลกระทบจากการกัดกร่อนนี้ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของอิเล็กโทรดแก้วและทำให้ประสิทธิภาพการทำงานของอิเล็กโทรดลดลง .
ในถังเพาะพันธุ์จุลินทรีย์ในอุตสาหกรรมยา การหมัก อาหาร และอุตสาหกรรมอื่นๆ การวัดค่า pH กำหนดให้อิเล็กโทรดแก้วสามารถทนต่อการกระตุ้นที่อุณหภูมิสูงที่ 120-130 องศา กล่าวคือ อิเล็กโทรดจะต้องทนต่อการกัดเซาะของสารละลายที่มีอุณหภูมิสูง
ที่
ปัญหาอีกประการหนึ่งที่ต้องแก้ไขในการวัดอุณหภูมิที่สูงคือความเสถียรของอิเล็กโทรดอ้างอิง
เพื่อป้องกันการละลายของ AgCl ที่อุณหภูมิสูง ให้เพิ่มชั้น AgCl ให้หนาขึ้น เติม AgCl ที่เป็นของแข็งลงในสารละลายอิเล็กโทรด หรือใช้ AgCl ผลึกเดี่ยวเป็นอิเล็กโทรดอ้างอิง อิเล็กโทรดอ้างอิงสามารถเชื่อมต่อนอกบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงและเชื่อมต่อผ่านสะพานเกลือได้
2. การวัดค่า pH ที่อุณหภูมิต่ำ
ที่อุณหภูมิต่ำ ความต้านทานภายในของอิเล็กโทรดแก้วจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงควรเลือกอิเล็กโทรดแก้ว pH ความต้านทานภายในต่ำ และเติมตัวทำละลายอินทรีย์ลงในสารละลายภายในของอิเล็กโทรดเพื่อลดจุดเยือกแข็ง
3. การวัดค่า pH ของสารละลายที่ไม่ใช่น้ำ
สารละลายที่ไม่มีน้ำหมายถึงสารละลายที่ประกอบด้วยตัวทำละลายที่ไม่มีน้ำ ซึ่งรวมถึงสารละลายที่ไม่มีน้ำบริสุทธิ์และสารละลายที่ไม่ใช่น้ำบางส่วน
อิเล็กโทรไลต์จำนวนมากที่ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ จำเป็นต้องมีการวัดค่า pH เช่นกัน ตัวทำละลายอินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ เอธานอล ไกลคอล อีเทอร์ เอไมด์ ไนไตรล์ คีโตน ฯลฯ ความสามารถในการละลายอิเล็กโทรไลต์สัมพันธ์กับค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ε ค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของพวกมันแตกต่างอย่างมากจากค่าน้ำ (น้ำ ε=78.3) และอาจสูงหรือต่ำกว่าน้ำ ตัวอย่างเช่น ค่าคงที่ไดอิเล็กทริก ε ของโพรพานอล เอทานอล เมทานอล กลีเซอรอล โพรพิลีนไกลคอล และฟอร์มาไมด์คือ 20.7, 24.3, 32.6, 36.7, 42.5 และ 109.5 ตามลำดับ เนื่องจากค่าคงที่ไดอิเล็กทริกของตัวทำละลายอินทรีย์แตกต่างจากน้ำ ช่วง pH และจุดที่เป็นกลางของตัวทำละลายแต่ละตัวจึงแตกต่างจากน้ำอย่างมีนัยสำคัญ
ด้วยการพัฒนาของอุตสาหกรรมและความก้าวหน้าของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การวิจัยเกี่ยวกับการวัดค่า pH ของสารละลายที่ไม่ใช่น้ำจึงได้ค่อยๆ ดำเนินการ สารที่โตเต็มที่ได้แก่ น้ำหนัก โพรพานอล เอทานอล เมทานอล กลีเซอรอล โพรพิลีนไกลคอล และฟอร์มาไมด์
น้ำบริสุทธิ์มีความเป็นกลางทางเคมี และค่าคงที่ของผลิตภัณฑ์ไอออน กิโลวัตต์ของน้ำเท่ากับ 10 ยกกำลัง -14 ที่อุณหภูมิ 250C ขนาดของ "ช่วง pH ปกติ" สำหรับสารละลายที่เป็นน้ำมักจะถูกกำหนดเป็น:
-logKw=14 ดังนั้น ช่วงการวัดค่า pH คือตั้งแต่ 0 ถึง 14
pHn จุดที่เป็นกลางของสารละลายที่เป็นน้ำคือค่า pH ซึ่งความเข้มข้นของ H plus และ OH- เท่ากัน pHn=-1/2logKw
pHn เกี่ยวข้องกับอุณหภูมิ ที่ 250C pHn=,7.00 ที่ 1000C pHn=6.13 ดูตารางที่แนบมา
ช่วง pH ของตัวทำละลาย Z ถูกกำหนดเป็น;
ที่
ช่วง pH (z)=-log(KAP)Z, (KAP)Z คือผลคูณไอออนของ Z (หรือที่เรียกว่าหมายเลขการย้ายถิ่นของไอออน) ที่อุณหภูมิ 250C
เมื่อน้ำ Z= ช่วงของ Kap=10-14 คือ 14pH pHn=7
Z=อะซีโตไนไตรล์, Kap=10-28 ช่วง pH คือ 28 pH pHn=14
Z=ฟอร์มาไมด์ Kap=10-17ช่วง pH คือ 17pH pHn=8.5
หมายเหตุ: pH=14 ในสารละลายที่เป็นน้ำหมายถึงค่า pH ที่ความเป็นด่างสูงสุด และ pH=14 ในสารละลายอะซิโตไนไตรล์เป็นเพียงจุดที่เป็นกลางเท่านั้น ดังนั้นจึงควรให้ความสนใจเมื่อเปรียบเทียบค่า pH ของตัวทำละลายต่างๆ กล่าวคือ ไม่มีการเปรียบเทียบระหว่างค่า pH ของตัวทำละลายต่างๆ
ข้อควรระวังในการวัดค่า pH ของสารละลายที่ไม่ใช่น้ำ:
สารละลายที่ไม่ใช่น้ำมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำ และศักย์ไฟฟ้าของรอยต่อของเหลวขนาดใหญ่และไม่เสถียรจะเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดอ้างอิงกับสารละลายที่วัดได้ ส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัดอย่างมาก อิเล็กโทรดอ้างอิงอยู่ใกล้กับอิเล็กโทรดแก้ว pH มากที่สุด และการเจาะ KCL ของอิเล็กโทรไลต์อิเล็กโทรดอ้างอิงควรมีขนาดใหญ่ (การเจาะ KCL ของอิเล็กโทรดอ้างอิงภายนอกควรมีขนาดใหญ่) วิธีที่ดีที่สุดคือใช้อิเล็กโทรดคอมโพสิต เนื่องจากระยะห่างที่ใกล้และคงที่ระหว่างอิเล็กโทรดตัวบ่งชี้และอิเล็กโทรดอ้างอิงในอิเล็กโทรดคอมโพสิต จึงเป็นประโยชน์ที่จะได้รับศักย์ไฟฟ้าที่เสถียรและสามารถทำซ้ำได้ในสารละลายที่ไม่มีน้ำ และเซลล์การวัดค่า pH ควรมีการป้องกันอย่างดี
เมื่อตรวจวัดอิมัลชัน (อิมัลชัน) หรือสารละลายน้ำมัน สิ่งสำคัญอย่างยิ่งคือต้องเลือกประเภทของหัวต่อของเหลวอย่างถูกต้อง และหัวต่อของเหลวนั้นง่ายต่อการต่ออายุและทำความสะอาด ขอแนะนำว่าหัวต่อของเหลวแบบเปิดหรือแบบมีปลอกเหมาะสำหรับสารละลายที่ไม่มีน้ำบางชนิด
เมื่อทำการวัดแบบออนไลน์ ให้ควบคุมอัตราการไหล (การไหลแบบราบเรียบ) อย่างเคร่งครัด หลีกเลี่ยงความวุ่นวาย
ตัวทำละลายของสารละลายอิเล็กโทรดอ้างอิงควรใช้องค์ประกอบของสารละลายที่วัดได้เป็นตัวทำละลายเพื่อกำจัดศักยภาพของจุดเชื่อมต่อของเหลวที่ไม่เสถียร หรือใช้สารละลายสะพานเกลือคู่
หลังจากตรวจวัดสารละลายที่ไม่มีน้ำ อิเล็กโทรดแก้ว pH มักจะมีลักษณะการตอบสนองลดลง ในเวลานี้ ควรทำความสะอาดอิเล็กโทรดด้วยสารทำความสะอาด จากนั้นแช่ใน 0.1mol/L HCL เป็นเวลาหลายชั่วโมงเพื่อให้อิเล็กโทรดกลับคืนมา
หลังจากตรวจวัดสารละลายที่มีไขมันและโปรตีนแล้ว อิเล็กโทรดสามารถจุ่มลงในตัวทำละลายผสมที่มีเปปซินเข้มข้น (เปปซิน) HC เป็นเวลาหลายชั่วโมง จากนั้นจึงล้างออกด้วยน้ำ
สำหรับการวัดค่า pH ของตัวกลางที่ไม่ใช่น้ำที่คล้ายกับน้ำ เช่น น้ำมวลหนักและระบบน้ำ-แอลกอฮอล์ อิเล็กโทรดแก้วสามารถรักษาศักย์ไฟฟ้าให้คงที่เป็นเวลานานในตัวทำละลายดังกล่าว หลังจากจุ่มอิเล็กโทรดในตัวทำละลาย อิเล็กโทรดจะเข้าสู่สภาวะสมดุล จากนั้นใช้สารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานที่กำหนดค่าไว้ในตัวทำละลายนี้เพื่อสอบเทียบอิเล็กโทรด ค่า pH ที่วัดได้ด้วยวิธีนี้คือค่า pH สัมพัทธ์หรือค่า pH ที่ปรากฏ
สำหรับอิเล็กโทรดวัดค่า pH ของสารละลายที่ไม่มีน้ำ ควรใช้อิเล็กโทรดแก้วลิเธียมแทนอิเล็กโทรด pH แก้วโซเดียม (อิเล็กโทรด pH แก้วลิเธียมเป็นสีน้ำเงิน และหลอดอิเล็กโทรด pH แก้วโซเดียมเป็นสีขาว) เนื่องจากสำหรับอิเล็กโทรดแก้ว ความชื้นเป็นสิ่งจำเป็นในการสร้าง "ชั้นเจลไฮเดรชั่น" ที่ตอบสนองต่อ pH อิเล็กโทรดแก้วลิเธียมจึงต้องการความชื้นน้อยกว่าอิเล็กโทรดแก้วโซเดียมมาก
เมื่อทำการวัดค่าที่ไม่ใช่น้ำ ควรใช้เครื่องวัดค่า pH ที่มีช่วงกว้าง (เกินช่วง pH14 แบบเต็มสเกล)
