Προσδιορισμός pH-pHμετρο Σχολή Επαγγελμάτων Υγείας – Πρόνοιας Τμήμα Ιατρικών Εργαστηρίων Εργαστήριο Τεχνολογίας Οργάνων Προσδιορισμός pH-pHμετρο Κούρτη Μαρία Βιολόγος, Msc, PhD 29 Νοεμβρίου 2017

Δηλαδή: pOH = —log[OH-] Τι είναι το pH; Είναι ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των κατιόντων υδρογόνου σε ένα διάλυμα. Δηλαδή: Σπανιότερα, χρησιμοποιείται και η έννοια του pOH. Το pOH ορίζεται ως ο αρνητικός δεκαδικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των ιόντων υδροξυλίου [ΟH-] σε ένα υδατικό διάλυμα. Δηλαδή: pOH = —log[OH-] Σε ένα υδατικό διάλυμα, τα μόρια νερού διασπώνται προς σχηματισμό ιόντων Η+ και ΟΗ-: 2H2Ο ↔ H3Ο+ + OH— Σε συγκεκριμένη θερμοκρασία το γινόμενο των συγκεντρώσεων [H3Ο+] και [OH—] είναι σταθερό. Στους 25οC το γινόμενο αυτό, το οποίο ονομάζεται σταθερά ιοντισμού του νερού και συμβολίζεται με Kw, είναι ίσο με 10-14. Ισχύει δηλαδή: [H3Ο+]·[OH—] = 10-14 Λογαριθμίζοντας την παραπάνω σχέση βρίσκουμε ότι ανάμεσα στο pH και το pOH σε ένα υδατικό διάλυμα στους 25 °C ισχύει: pH + pOH = 14

Το pH αποτελεί μέτρο οξύτητας ή αλκαλικότητας μιας χημικής ουσίας

Μέτρηση του pH Χρωματομετρικά Ηλεκτρομετρικά Με χρήση ηλεκτρολυτικών δεικτών Ηλεκτρομετρικά Με χρήση πεχάμετρου

Χρωματομετρικός προσδιορισμός pH

Δείκτες pH Δείκτες στην χημεία είναι ουσίες, των οποίων το χρώμα αλλάζει ανάλογα με το pΗ του διαλύματος στο οποίο προστίθενται. Οι δείκτες είναι συνήθως ασθενή οργανικά oξέα ή βάσεις των οποίων τα αδιάστατα μόρια έχουν διαφορετικό χρώμα από τα αντίστοιχα ιόvτα στα οποία διίστανται.

Δείκτες pH

Η χρωματομετρική μέτρηση του pH

Ηλεκτρομετρική μέθοδος- pHμετρο Είναι ένα όργανο που μετρά την συγκέντρωση κατιόντων υδρογόνου (Η+) μέσα σε ένα διάλυμα. Ένα όξινο διάλυμα έχει μεγαλύτερη συγκέντρωση Η+ σε σύγκριση με ένα αλκαλικό διάλυμα οπότε έχει μεγαλύτερη δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος υπο συγκεκριμένες συνθήκες. Έτσι λειτουργεί σαν ένα βολτόμετρο, που μετρά το δυναμικό που αναπτύσσεται στο υπο μελέτη διάλυμα συγκρίνοντάς το με το δυναμικό του διαλύματος αναφοράς και η διαφορά αυτών αποτελεί το pH.

Η λειτουργία ενός pHμετρου Ηλεκτρόδιο αναφοράς: ηλεκτρόδιο του οποίου το δυναμικό παραμένει σταθερό ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία, το χρόνο, τη διέλευση ρεύματος και τη σύσταση του διαλύματος. Ενδεικτικό ηλεκτρόδιο: ηλεκτρόδιο του οποίου το δυναμικό σχετίζεται με την ενεργότητα της ηλεκτρενεργής ουσίας που μελετάται. Άρα το δυναμικό που μετράμε είναι η διαφορά του αναφορικού από το ενδεικτικό ηλεκτρόδιο.

Ηλεκτρόδιο υάλου Ηλεκτρόδιο αναφοράς, συνήθως AgCl Ρυθμιστικό διάλυμα αναφοράς συνήθως KCl pH 7, πλήρως διαχωρισμένο από το προς μέτρηση διάλυμα Ενδεικτικό ηλεκτρόδιο, συνήθως AgCl Γυάλινη μεμβράνη κατασκευασμένης από γυαλί ειδικής ποιότηταςυνήθως αποτελείται κατά 70% από SiO2. Διάλυμα KCl pH 7 πλήρως διαχωρισμένο από το διάλυμα αναφοράς.

Το διοξείδιο του πυριτίου (SiO2) προσροφά στρώμα νερού και δημιουργεί σε κάθε μια από τις δυο επιφάνειες της γυάλινης μεμβράνης εφυδατωμένο στρώμα που έχει την μορφή ζελέ και συμπεριφέρεται σαν ιοντοανταλλάκτης. Η ειδική γυάλινη μεμβράνη δεν επιτρέπει Η+ να εισέλθουν. Αντίθετα, κατιόντα Να+ εξέρχονται από τη γυάλινη μεμβράνη στο προς μελέτη διάλυμα την ίδια στιγμή που Η+ κολάνε πάνω στο γυαλί ανταλλαγή ιόντων). Εξεταζόμενο διάλυμα Εφόσον η τιμή του pH που μετράται από το ηλεκτρόδιο εσωτερικά είναι ουδέτερο, και του διαλύματος εξωτερικά διαφορετικό, η συγκέντρωση Η+ εκατέρωθεν της ειδικής υάλου είναι διαφορετική. Αυτή η διαφορά οδηγεί σε ανάπτυξη δυναμικού που δεν υπάρχει στο ηλεκτρόδιο αναφοράς.Αυτή η διαφορά δυναμικού οφείλεται στο διαφορετικό pH του προς μελέτη διαλύματος και μετράται με το pHμετρο.

Βαθμονόμηση ηλεκτροδίου υάλου Πριν τη χρήση του ηλεκτροδίου πρέπει να γίνεται βαθμονόμηση για την αποφυγή λανθασμένων αποτελεσμάτων. Η βαθμονόμηση γίνεται με τη βοήθεια ρυθμιστικών διαλυμάτων γνωστού pH Με δύο (συνήθως pH 4 και 7) ή τρία ρυθμιστικά διαλύματα (pH 4, 7 και 10).

Σφάλματα μέτρησης με ηλεκτρόδιο υάλου Το ηλεκτρόδιο υάλου αποτελεί τον πιο αξιόπιστο μεταλλάκτη για την μέτρηση του pH, χρησιμοποιείται χωρίς πρόβλημα σε διαλύματα που περιέχουν ισχυρά οξειδωτικές ή αναγωγικές ενώσεις, αέρια και διάφορα βιολογικά μόρια. Παρόλα αυτά παρουσιάζουν κάποια σφάλματα, τα κυριότερα από αυτά είναι: 1. Το αλκαλικό σφάλμα: Για pH>10 οι μετρούμενες τιμές είναι μικρότερες από τις πραγματικές. 2. Το όξινο σφάλμα: Για pH<1 οι μετρούμενες τιμές είναι μεγαλύτερες από τις πραγματικές. 3. Το σφάλμα από αφυδάτωση ή μηχανική καταπόνηση: Αν η γυάλινη μεμβράνη αφυδατωθεί χάνει τις ιδιότητες αλλά αντιστρεπτά. Σε περίπτωση που η μεμβράνη καλυφθεί από λιπαρό ή αδιάλυτο στο νερό υλικό ή καταπονηθεί μηχανικά τότε καταστρέφεται. 4. Σφάλματα από τον ηλεκτρολυτικό σύνδεσμο: Σφάλματα που προκύπτουν όταν κλείνουν μερικώς ή ολικώς οι πόροι του ηλεκτρολυτικού συνδέσμου του ηλεκτροδίου αναφοράς.