Un phmètre (également connu sous le nom d'acidimètre) est un instrument utilisé pour mesurer avec précision l'acidité et l'alcalinité d'une solutionSon principe de base est basé sur l'effet électrochimique et l'équation de Nernst pour convertir le pH en mesurant la Force électromotrice générée entre le système d'électrodes et la solution testée.

　　I. principe de mesure de base: Force électromotrice de la batterie primaire et équation de Nernst

Le principe de fonctionnement du phmètre (acidimètre) est essentiellement l'utilisation d'un système de batterie d'origine. Le système est constitué de deux électrodes - une électrode indicatrice (généralement une électrode en verre) et une électrode de référence (par exemple une électrode au calomel ou une électrode argent - chlorure d'argent) - immergées simultanément dans la solution à mesurer. Le rôle clé de l'électrode de référence est de fournir un potentiel d'électrode connu et stable qui sert de référence pour la mesure. Et l'électrode en verre est unique en ce que son extrémité avant est sensible aux ions hydrogène avec un film de verre spécial. Lorsqu'il entre en contact avec une solution, son potentiel membranaire varie en réponse aux variations de l'activité des ions hydrogène dans la solution.

La cellule primaire que ces deux électrodes constituent en solution, la Force électromotrice totale qu'elle génère (cellule e) est la somme algébrique du potentiel de l'électrode de référence (cellule e) avec le potentiel de l'électrode de verre (verre e), soit e cellule = e référence + verre E. La relation entre cette Force électromotrice et l'activité des ions hydrogène en solution suit l'équation de Nernst: E = e₀ + (RT / f) * ln [h⁺]

Où e est le potentiel d'électrode, e₀ est le potentiel d'électrode standard, R est la constante du gaz, t est la température thermodynamique, F est la constante de Faraday et [h⁺] est la concentration en ions hydrogène. En convertissant l'équation, on obtient qu'à 25 °C, le potentiel de l'électrode varie d'environ 59,16 millivolts pour chaque variation de 1 unité de pH de la solution. Un potentiomètre de précision (galvanomètre) à haute impédance à l'intérieur du pH est chargé de mesurer cette petite différence de potentiel et de l'amplifier pour finalement la convertir directement en affichage de lecture de ph.

　　II. Importance de la compensation de température

La valeur de la variation de potentiel dans l'équation de Nernst est directement liée à la température (t). Ainsi, pour assurer la précision des mesures à différentes températures, les phmètres modernes sont tous équipés de fonctions de compensation de température (telles que des boutons de compensation de température ou des sondes automatiques à induction de température) pour corriger les écarts de mesure dus aux variations de température.

　　Iii. Composants clés de l'instrument et développement moderne

Les électrodes séparatrices instrumentales traditionnelles ont été plus souvent remplacées par des électrodes composites. L'électrode Composite intègre l'électrode témoin en verre et l'électrode de référence en une seule pièce et est remplie d'une solution saturée de KCI comme liquide de référence interne, ce qui facilite son utilisation. Selon le scénario d'application et les exigences de précision, l'instrument a évolué dans une variété de types, y compris stylo, portable, de laboratoire de bureau et de haute précision industrielle en ligne, entre autres. Sa classe de précision varie de 0,2 à 0001, et plus le nombre est petit, plus la précision est élevée.

　　Iv. Nécessité de Calibration en fonctionnement

Comme le potentiel de l'électrode peut varier lentement au fil du temps, pour obtenir des résultats précis, le phmètre doit être étalonné avant la mesure, généralement avec une méthode d'étalonnage à deux points. C'est - à - dire d'abord un étalonnage de "positionnement" avec un tampon étalon pH = 7, puis un étalonnage de "pente" avec un tampon étalon pH = 4 (pour les solutions acides) ou pH = 9,18 / 10 (pour les solutions basiques) en fonction de l'acidité et de la basicité de La solution à mesurer. L'étalonnage élimine efficacement les erreurs du système causées par des facteurs tels que le potentiel asymétrique et le potentiel de mise au liquide de l'électrode.

En résumé, un phmètre (acidimètre) est basé sur des principes électrochimiques, en mesurant avec précision la différence de potentiel d'électrode causée par la variation de l'activité des ions hydrogène et en la convertissant en valeur de pH à l'aide de l'équation de nernster. Sa conception intègre habilement les technologies chimiques, physiques et électroniques, ce qui en fait un outil d'analyse essentiel dans les domaines de la recherche scientifique et industrielle.