Pomiaru pH możemy dokonywać za pomocą pomiaru potencjału, przyrządem zwanym pehametrem, lub za pomocą indykatorów, czyli wskaźników. Pierwsza metoda jest bardzo wygodna przy dużej ilości pomiarów i odznacza się względnie dużą dokładnością. Druga metoda nie wymaga drogiego i delikatnego sprzętu, a oznaczenia pH można dokonać w dowolnym miejscu z wystarczającą dokładnością.
POMIAR pH ZA POMOCĄ PEHAMETRU ZWANEGO RÓWNIEŻ POTENCJOMETREM
Metoda ta jest bardzo droga ze względu na amortyzację półogniw, czyli elektrod pomiarowych, mających ograniczoną trwałość. Umożliwia ona jednak szybkie i dokładne oznaczenie pH, które polega na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa w układzie: elektroda kalomelowa – badana woda – elektroda szklana. Zakres pomiaru pH, w zależności od konstrukcji pehametru, może się mieścić w granicach od 1 do 13. Do wykonania oznaczenia potrzebne są: 1) pehametr 2) elektroda szklana i kalomelowa 3) nasycony roztwór chlorku potasowego 4) roztwory buforowe o pH 4,00, pH 6,88, pH 9,22 5) woda destylowana.
Po włączeniu pehametru odczekujemy 15 minut, dokonujemy ogólnego jego sprawdzenia i zerujemy go zgodnie z załączoną do niego instrukcją. Następnie wyjmujemy z destylowanej wody elektrodę szklaną w której musi być przechowywana poza pomiarami, a z nasyconego roztworu chlorku potasowego elektrodę kalomelowa. Elektrodę kalomelowa płuczemy dokładnie wodą destylowaną. Obie elektrody suszymy delikatnie za pomocą bibuły i płuczemy w roztworze buforowym. Po zamocowaniu elektrod w uchwycie pehametru, zanurzamy je w naczyniu z roztworem buforowym, mierzymy temperaturę tego roztworu i dokonujemy kontrolnego pomiaru pH. Do pomiaru kontrolnego używamy buforu o pH najbardziej zbliżonym do przypuszczalnego pH badanej wody. Po pomiarze kontrolnym należy elektrodę opłukać destylowaną wodą, osuszyć bibułą, spłukać badaną wodą, powtórnie zanurzyć w naczyniu z badaną wodą, mierzyć temperaturę badanej wody i dokonać właściwego pomiaru pH. Po dokonaniu trzech pomiarów i sprawdzeniu, iż nie ma rozrzutu większego od pH 0, obliczamy średnią arytmetyczną która określa pH badanej próbki. Jeżeli zachodzi potrzeba, to do każdego pomiaru wnosimy poprawkę z krzywej kalibrowania elektrody szklanej. Kalibrowanie elektrod polega na oznaczeniu pH roztworów buforowych badaną elektrodą (po 24-godzinnym moczeniu jej w wodzie destylowanej) i naniesieniu otrzymanych wyników na układ współrzędnych: pH mierzone – pH roztworów buforowych. W wyniku tego otrzymamy krzywą kalibrowania danej elektrody. Kalibrowanie wykonujemy co najmniej raz na cztery tygodnie, a przy ciągłej eksploatacji odpowiednio częściej. Elektrody wykazujące błąd o wartości pH więcej niż 0,5, nie nadają się do dalszej eksploatacji. Nie są to jednak wszystkie czynności, ale już to, co opisałem, wystarczy na ostudzenie zapałów wielu akwarystów. Trzeba jeszcze dodać, że za pomocą niesprawnego pehametru można dokonać fałszywych pomiarów i ponieść następnie tego skutki (proszę przeczytać ponownie o znaczeniu pH). Dla tych czytelników, którzy zechcieliby posiadać własny pehametr, polecam artykuł mgr inżyniera Piotra Puczki traktujący o amatorskim wykonaniu tego przyrządu dla celów akwarystycznych („Akwarium” nr 3/85).
CO TO JEST PEHAMETR?
Pehametr składa się z woltomierza katodowego prądu stałego i elektrod: szklanej i kalomelowej. Współczesne woltomierze elektroniczne pozwalają na pomiary z dokładnością 5×10-4 co pozwala na oznaczenie pH z dokładnością do 0,01. Elektroda szklana jest zazwyczaj rurką, której zatopiony koniec został wydmuchany w cienkościenną kulkę. Od wielkości tej kulki i grubości jej ścianki zależy czułość przyrządu. Aktualnie, dla celów laboratoryjnych, produkuje się elektrody mniej czułe, albowiem nowe podzespoły elektroniczne pozwalają na większe wzmocnienie nikłego potencjału. Elektroda szklana jest wypełniona 0,1 m roztworem kwasu solnego, do którego jest wprowadzony drut srebrny, pokryty chlorkiem srebra. Może zamiast tego być wypełniona 0,05 m roztworem kwaśnego ftalanu potasowego, nasyconego chinhydronem i mieć wprowadzony do roztworu drut platynowy. W tanich aparatach stosuje się prostszą elektrodę szklaną, złożoną z rurki, której jeden koniec jest wydmuchany w kulkę i wypełniony ostrożnie w dolnej części rtęcią. Do rtęci jest wprowadzony przewód odprowadzający. O trwałości elektrody decyduje jakość szkła. Winna ona być wykonana z materiału o wysokim przewodnictwie elektrycznym, a szkłami takimi są szkła zawierające 72% SiO2, 22% Na2O, 6% CaO lub o składzie 64% SiO2 22% Na2O i 8% MgO. Szkła te bardzo łatwo ulegają ługowaniu i stąd ich mała trwałość. Elektroda wykonana z tego drugiego stopu może pracować tylko od 1-3 miesięcy! Na granicy styku kulki szklanej z badaną wodą wytwarza się niewielka różnica potencjału, zależna od pH tejże wody i ta różnica jest mierzona za pomocą pehametru. Do pomiarów pehametrem potrzebna jest druga elektroda jako porównawcza, o stałym potencjale. Elektrodą taką może być elektroda kalomelowa. Kalomel jest to chlorek rtęciowy. Elektroda kalomelowa składa się ze szklanego naczynia (proste elektrody dla celów laboratoryjnych mają zwykle kształt podobny do probówki) wypełnionego u dołu niewielką ilością rtęci. Na rtęć nałożona jest warstwa pasty chemicznie czystego kalomelu, i rtęci. Przestrzeń nad pastą wypełnia się całkowicie roztworem chlorku potasowego, nasyconego kalomelem. W naczynie wtopiony jest drut platynowy, zapewniający styk elektryczny. Elektrody do badań naukowych mają bardzo skomplikowany kształt.