La mesure du pH est utilisée dans une grande variété d'applications: agriculture, traitement des eaux usées, processus industriels, surveillance de l'environnement et recherche et développement. Le pH est une mesure de l'acidité ou de l'alcalinité d'une solution. La valeur du pH indique la quantité relative d'ions hydrogène (H +) contenus dans une solution. Plus la concentration de H + est la solution plus acide la solution et le pH inférieur. Dans cette relation, le pH est défini comme le logarithme négatif de l'activité d'hydrogène. Un système de mesure de pH standard est composé de trois éléments: 1) électrode pH BOQU; 2) Élément de compensation de la température BOQU et 3) pH de boqu ou contrôleur.

Quelle est la définition du pH?

La valeur du pH d'une solution est le journal négatif de son activité d'ions hydrogène (α), qui est le produit de la concentration en ions hydrogène [H +] et du coefficient d'activité d'hydrogène (GH +) à cette concentration.

pH = -log α = -log γH + [h +]

Dans de l'eau pure et dans des solutions diluées, l'activité H + peut être considérée comme la même que la concentration en H +.

pH = -log γH + [h +] = -log [h +]

Le pH d'une solution mesure le degré d'acidité ou d'alcalinité par rapport à l'ionisation de l'eau. L'eau pure dissocie de 10 à 7 m de [H +] et [OH-] à 25 ° C; Ainsi, le pH de l'eau est de 7, le point de neutralité.

phwater = -log [H +] = -Log 10-7 = 7

La plupart des lectures de pH vont de 0 à 14. Des solutions avec un [H +] plus élevé que de l'eau (pH inférieur à 7) sont acides; Les solutions avec une [H +] inférieure que de l'eau (pH supérieur à 7) sont de base ou alcaline.

Définition du pH

La mesure du pH consiste à comparer le potentiel des solutions avec un potentiel de référence connu [H +]. Les compteurs de pH convertissent le rapport de tension entre une demi-cellule de référence et une demi-cellule de détection à des valeurs de pH. Aujourd'hui, la plupart des électrodes sont des électrodes de combinaison avec la référence et la sensation de demi-cellules dans le même corps.

Les demi-cellules de référence contiennent un conducteur (généralement en argent avec un revêtement de chlorure d'argent) immergé dans une solution avec connais [H +]. Le potentiel entre ce conducteur interne et la solution connue est constant, offrant un potentiel de référence stable. 

La sensation de demi-cellules (à la mesure de demi-cellules) est constituée d'un tube en verre non conducteur (ou époxy) scellé à une membrane de verre conductrice. Comme la demi-cellule de référence, la demi-cellule de détection contient également un conducteur immergé dans une solution d'électrolyte tampon, garantissant des tensions constantes sur la surface interne de la membrane de verre et le conducteur de détection.

Quand leélectrode de pH est immergé dans la solution à mesurer, un potentiel est établi à la surface de la membrane de verre détectant. Si la solution inconnue  est neutre, la somme des tensions fixes sur la surface interne de la membrane de verre et sur le conducteur de détection équilibre approximativement la tension de la surface extérieure de la membrane de verre et la demi-cellule de référence. Il en résulte une différence de potentiel totale de 0 mV et une valeur de pH de 7.

Dans des solutions acides ou alcalines, la tension de la surface de la membrane externe change proportionnellement aux modifications de [H +]. Le pH compteur détecte le changement de potentiel et détermine [H +] de l'inconnu par l'équation NERNST:

où:

E = différence de potentiel totale (mesurée en mv)

T = température en kelvin

n = nombre d'électrons

E ° = potentiel de référence

F = la constante de Faraday

R = constante de gaz

[H +] = concentration d'ions hydrogène

Compensation de la température du pH

Le pH de toute solution est une fonction de sa température.  La sortie de tension de l'électrode change de manière linéaire en relation avec les modifications du pH et la température de la solution détermine la pente du graphique. Une unité de pH correspond à 59,16 mV à 25 ° C, la tension standard et la température à laquelle toutes les étalonnages sont référencés. La tension d'électrode diminue à une unité de 54,20 mV / pH à 0,0 ° C et augmente à une unité de 74,04 mV / pH à 100,0 ° C

Étant donné que les valeurs de pH sont dépendantes de température, les applications de pH nécessitent une forme de compensation de température pour garantir la normalisation des valeurs de pH.  Mètres et contrôleurs avec compensation automatique de la température (ATC) reçoivent un signal continu à partir d'un élément de température et corrigez automatiquement la valeur du pH en fonction de la température de la solution.  La compensation de température manuelle nécessite que l'utilisateur entre dans la température. ATC est considéré comme plus pratique pour la plupart des applications de pH.