Egwyddor sylfaenol mesur pH
Mae'n debyg mai'r dull mesur cerrynt sero cyfarwydd a hynafol a ddefnyddir i bennu prosesau adwaith cemegol yw mesuriad pH. Yn gyffredinol, defnyddir mesuriad pH i bennu asidedd neu alcalinedd hydoddiant. Mae hyd yn oed dŵr pur yn gemegol â swm hybrin o ddaduniad, a'i hafaliad ïoneiddiad yw: H2O H2O=H3O-OH - (1) Oherwydd mai dim ond ychydig iawn o ddŵr sy'n daduniadu, mae'r crynodiad molar o yn gyffredinol mae ïonau yn ddehonglwr pŵer negyddol. Er mwyn osgoi defnyddio'r esboniwr pŵer negyddol o grynodiad molar ar gyfer cyfrifiadau, awgrymodd y biolegydd Sorensen ym 1909 i ddisodli'r gwerth anghyfleus hwn â logarithm a'i ddiffinio fel "gwerth pH". Yn fathemategol, diffinnir y gwerth pH fel logarithm negyddol y crynodiad ïon hydrogen a ddefnyddir yn gyffredin. Hynny yw, pH=un log [H]
(2) Oherwydd dibyniaeth gref cynnyrch ïon ar dymheredd, ar gyfer gwerth pH rheoli prosesau, mae angen gwybod nodweddion tymheredd yr ateb ar yr un pryd. Dim ond pan fydd y cyfrwng mesuredig ar yr un tymheredd y gellir cymharu ei werth pH. Er mwyn cael gwerth pH atgenhedlu, defnyddir dadansoddiad potensiometrig ar gyfer mesur pH. Gelwir yr electrod a ddefnyddir yn y dull dadansoddi potensial yn batri cynradd. Gelwir foltedd y batri hwn yn rym electromotive (EMF). Mae'r grym electromotive hwn (EMF) yn cynnwys dau fatris a hanner. Gelwir un o'r hanner celloedd yn electrod mesur, ac mae ei botensial yn gysylltiedig â gweithgaredd ïon penodol; Mae'r hanner cell arall yn hanner cell cyfeirio, y cyfeirir ato'n gyffredin fel electrod cyfeirio, sydd fel arfer wedi'i gysylltu â'r datrysiad mesur ac wedi'i gysylltu â mesurydd pH diwydiannol. Yr electrod hydrogen safonol yw'r pwynt cyfeirio ar gyfer pob mesuriad posibl. Mae'r electrod hydrogen safonol yn wifren platinwm sy'n cael ei electroplatio (wedi'i orchuddio) â chlorid platinwm a'i amgylchynu gan nwy hydrogen. Yr electrod dangosydd pH mwyaf cyfarwydd a ddefnyddir yn gyffredin yw electrod gwydr. Mae'n tiwb gwydr gyda ffilm wydr sensitif pH wedi'i chwythu ar y diwedd. Mae'r tiwb wedi'i lenwi â hydoddiant byffer KCI sy'n cynnwys AgCI dirlawn, gyda gwerth pH o 7. Mae'r gwahaniaeth potensial sy'n bodoli ar ddwy ochr y ffilm wydr ac sy'n adlewyrchu'r gwerth pH yn dilyn fformiwla Nernst: E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] Yn y fformiwla, E yw'r potensial; E yw foltedd safonol yr electrod; R yw'r cysonyn nwy; T yw tymheredd Kelvin; F yw cysonyn Faraday; N yw falens yr ïon mesuredig; [HO] yw gweithgaredd yr ïon HO. Fel y gwelir o'r hafaliad uchod, mae perthynas benodol rhwng y potensial E a gweithgaredd a thymheredd ïonau HO. Ar dymheredd penodol, gall mesur y potensial E gyfrifo ln [HO] (wedi'i drosi'n log [HO] i gael pH), sef egwyddor sylfaenol canfod pH. Yn fformiwla Nernst, mae tymheredd yn chwarae rhan arwyddocaol fel newidyn. Wrth i'r tymheredd godi, bydd y gwerth posibl hefyd yn cynyddu. Am bob cynnydd o 1 gradd mewn tymheredd, bydd yn achosi newid posibl o 0.2 mV/pH. Wedi'i gynrychioli gan werth pH, mae'r gwerth pH yn amrywio gan 0.0033 fesul LPH fesul I~C. Mae hyn yn golygu, ar gyfer mesuriadau tua 20-30 gradd a 7pH, nad oes angen gwneud iawn am newidiadau tymheredd; Ar gyfer ceisiadau â thymheredd uwch na 30 gradd neu lai nag 20 gradd a gwerthoedd pH yn fwy nag 8 neu lai na 6, rhaid gwneud iawn am newidiadau tymheredd.
