Ovisnost pH vode o temperaturi. Vodikov indeks kiselosti (pH). Jednačine koje se odnose na pH i pOH
pH elektrode nisu savršeni sistemi. Mogu imati različite dužine, nesavršene geometrijske oblike, nepravilnosti u sastavu unutrašnjeg elektrolita itd. Sve to utječe na njihove karakteristike, a ujedno je i sasvim normalno, jer u svakoj proizvodnji postoje određene tolerancije. Stoga, svaki pH metar treba kalibraciju, koja pomaže uređaju da uspostavi odnos između signala sa elektrode i pH vrijednosti u otopini.
Kalibracija je veoma važan trenutak! Moramo biti svjesni nemogućnosti mjerenja pH s preciznošću većom od standarda koji se koriste. Na primjer, ako želite raditi s preciznošću od 0,01 pH, tada moraju biti ispunjeni sljedeći uvjeti: ukupna greška pH metra i elektrode ne smije biti veća od 0,005 pH, a kalibraciju treba izvršiti s posebnom pažnjom koristeći posebne visoko- precizna puferska rješenja. Takva rješenja ne možete kupiti jer nisu uskladištena. Morat ćete ih pripremiti sami, koristeći posebno pripremljene reagense i vodu.
Ako nemate priliku pripremiti pufer s točnošću od +/- 0,005 pH, tada ćete se morati zadovoljiti vlastitim puferskim otopinama, čija je točnost osigurana na nivou od +/- 0,02 pH. Kada se kalibrira prema takvim standardima, ukupna greška neće prelaziti 0,04 - 0,03 pH, pod uslovom da je greška uređaja unutar 0,01 pH. Ovo je najčešća praksa i nećete pronaći niti jednu metodu ili GOST koji bi zahtijevao održavanje pH s točnošću većom od 0,05 pH. Izuzetak su samo neke farmaceutske i specijalizirane industrije.
Moderne pH elektrode se obično kombinuju, tj. i pH elektroda i referentna elektroda nalaze se u jednom kućištu. Pored jednostavnosti upotrebe, ovo omogućava brži odgovor i smanjuje ukupnu grešku.
Izoelektrična tačka za takve elektrode je pH=7 (0 mV). Stoga, prije svega, uređaj treba kalibrirati prema puferu s neutralnim pH (na primjer, 6,86 ili 7,01). Drugu tačku treba odabrati na udaljenosti od približno 3 pH jedinice, tj. pH=4 ili 10. Ako se uređaj kalibriše pomoću samo dva pufera, onda izbor druge tačke zavisi od opsega u kojem primarno radite. Ako su to alkalni rastvori, onda koristite pufer sa pH=10, ako je kisel, koristite pufer sa pH=4. To je zbog neke razlike u nagibu kalibracijskih linija u kiselim i alkalnim područjima. Neće biti problema ako se vaš uređaj može kalibrirati na tri ili više tačaka. U ovom slučaju redoslijed kalibracije nije važan, jer ga pH metar samostalno prati.
Na jeftinim modelima pH merača (HI8314, Piccolo, Checker) predviđena su dva zavrtnja za kalibraciju: jedan za podešavanje izoelektrične (referentne) tačke (pH7), drugi za podešavanje nagiba (pH4/10). Vrlo često se, kada se koriste, zbune, a nastaje situacija kada relativni položaj vijaka ne dozvoljava kalibraciju. U tom slučaju, prije kalibracije, trebate postaviti oba zavrtnja u srednji položaj (1/2 okreta za Piccolo i 15-16 okreta za ostale modele iz krajnjeg položaja).
Najnapredniji modeli pH metara imaju tzv. GLP podrška, koja vam, pored datuma posljednje kalibracije, omogućava procjenu stanja elektrode na osnovu omjera nagiba krivulje kalibracije i teorijske vrijednosti (59,16 na 25C) u %. Ako uređaj nema GLP podršku, ali ima način mjerenja mV, tada se nagib može izračunati nezavisno mjerenjem mV vrijednosti u pH=7 i pH=4 puferima.
Na primjer:
pH7 = -10 mV
pH4 = +150 mV
nagib = 150 – (-10)/59,2x3 = 90,1%
95 – 102% - elektroda u radnom stanju,
92 – 95% - potrebno je čišćenje elektrode,
manje od 92% - potrebno je promijeniti elektrolit ili zamijeniti elektrodu.
Problem kompenzacije temperature, automatska kompenzacija temperature
Problem kompenzacije temperaturnih promjena jedan je od najvažnijih i najtežih za rješavanje u pH mjerenju. Greška u mjerenju nastaje iz tri razloga: Nernstova jednačina uključuje temperaturu; Ravnotežne koncentracije vodikovih jona u puferu i uzorcima variraju s temperaturom; Karakteristike pH elektrode zavise od temperature. 1. Prema Nernstovoj jednadžbi, teoretski nagib kalibracione krive se mijenja s temperaturom. Ako uređaj ne uzme u obzir ovu promjenu, tada se grešci mjerenja dodaje greška u prosjeku jednaka 0,003 pH za svaki stepen Celzijusa i svaku pH jedinicu iz izopotencijalne tačke.Na primjer: uređaj je kalibriran prema pH=7 puferu na temperaturi od 25C.
Uzorak sa pH=5 na 20C, greška = 0,003 x 5 x 2 = 0,03
Uzorak sa pH=2,5 na 2C, greška = 0,003 x 23 x 4,5 = 0,31
Uzorak sa pH=12 na 80C, greška = 0,003 x 55 x 5 = 0,82
|
temperatura |
pH vrijednost |
||||
Šta trebate znati o temperaturnoj kompenzaciji
1. Automatska temperaturna kompenzacija u pH-metriji znači samo uzimanje u obzir temperature uključene u Nernstovu jednačinu.
2. Ako želite da znate tačnu pH vrednost uzorka na 25C, jedina prava opcija je da ga izmerite na 25C.
Prije prve upotrebe elektrode moraju biti kalibrirane. U tu svrhu dostupni su posebni rastvori za kalibraciju koji su puferovani do određenih pH vrednosti. Puferiranje radi na način da ulazak male količine vode kada je elektroda uronjena ne ometa kalibraciju. Smisao kalibracije je podešavanje greške elektrode povezane s proizvodnjom i upotrebom na određene vrijednosti. U ovom slučaju treba uzeti u obzir dvije greške: odstupanje nulte tačke i „nagib“ greške.
Obje greške dovode do ukupne greške mjerenja. Dakle, dvije tačke moraju biti kalibrirane tako da se obje greške mjerenja mogu ispraviti.
Greška nulte tačke. Gornja slika prikazuje mjernu krivu i referentnu krivu. U ovom primjeru, mjerna kriva jasno odstupa od referentne krive pri pH 7, tj. u neutralnoj tački otkrivamo očiglednu grešku nulte tačke koja se mora eliminisati. Elektrode se prvo uvode u otopinu za kalibraciju pH 7. Važno je da, u najmanju ruku, staklena membrana i dijafragma budu uronjeni u otopinu. U našem primjeru izmjerena vrijednost leži iznad tražene vrijednosti, te stoga odstupa od nominalne vrijednosti. Potenciometar varijabilnog otpora podešava izmjerenu vrijednost na ispravnu vrijednost. U ovom slučaju, cijela mjerna kriva se pomjera paralelno za grešku nulte tačke tako da prolazi tačno kroz neutralnu tačku. Tako je mjerni uređaj postavljen na nultu tačku i spreman za upotrebu.
Za kalibraciju pH elektroda, prvo se mora postaviti nulta tačka
Greška nagiba. Nakon kalibracije nulte tačke, dobijamo situaciju prikazanu na susednoj slici. Nula je tačno određena, ali izmjerena vrijednost i dalje ima značajnu grešku, jer tačka nagiba još nije određena. Sada se bira kalibracioni rastvor čija se pH vrednost razlikuje od 7. Uglavnom se koriste puferski rastvori u pH opsegu od 4 do 9. Elektroda se uroni u drugi puferski rastvor i nađe se odstupanje nagiba od nominalne (standardne) vrednosti pomoću potenciometra. I tek sada se mjerna kriva poklapa sa traženom krivom; uređaj je kalibriran.
Ako je postavljena nulta tačka, mora se postaviti druga relativna vrijednost - nagib
Uticaj temperature. Na promjene pH vrijednosti utiče temperatura vode. Međutim, nije jasno da li je temperaturna kompenzacija neophodna u našim mjernim instrumentima. Susjedna tabela prikazuje pH vrijednosti kao funkciju temperature, s uređajem kalibriranim na 20°C. Treba napomenuti da je za temperature i pH vrijednosti koje nas zanimaju, greška mjerenja zbog temperaturnih odstupanja ograničena na drugu decimalu. Stoga takva greška mjerenja nema praktičan značaj za akvariste i temperaturna kompenzacija nije potrebna. Uz odstupanja čisto mjerne prirode na osnovu različitih napona na elektrodama, treba imati u vidu temperaturna odstupanja baždarenih rastvora, koja su data u sledećoj tabeli.
Ovdje vidimo da su ta odstupanja relativno mala i ne iznose više od ±2%.
Odstupanje izmjerenih pH vrijednosti u zavisnosti od temperature
| pH vrijednost | ||||||
| 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 0 °C | 3,78 | 4,85 | 5,93 | 7,00 | 8,07 | 9,15 |
| 5°C | 3,84 | 4,89 | 5,95 | 7,00 | 8,05 | 9,11 |
| 10°C | 3,89 | 4,93 | 5,96 | 7,00 | 8,04 | 9,07 |
| 15 °C | 3,95 | 4,97 | 5,98 | 7,00 | 8,02 | 9,03 |
| 20°C | 4,00 | 5,00 | 6,00 | 7,00 | 8,00 | 9,00 |
| 25 °C | 4,05 | 5,03 | 6,02 | 7,00 | 7,98 | 8,97 |
| 30°C | 4,10 | 5,07 | 6,03 | 7,00 | 7,97 | 8,93 |
| 35°C | 4,15 | 5,10 | 6,05 | 7,00 | 7,95 | 8,90 |
Ovisnost temperature o puferskim otopinama
| Temperatura °C | pH vrijednost | % odstupanja | pH vrijednost | % odstupanja | pH vrijednost | % odstupanja |
| 5 | 4,01 | 0,25 | 7,07 | 1,00 | 9,39 | 1,84 |
| 10 | 4,00 | 0,00 | 7,05 | 0,71 | 9,33 | 1,19 |
| 15 | 4,00 | 0,00 | 7,03 | 0,43 | 9,27 | 0,54 |
| 20 | 4,00 | 0,00 | 7,00 | 0,00 | 9,22 | 0,00 |
| 25 | 4,01 | 0,25 | 7,00 | 0,00 | 9,18 | -0,43 |
| 30 | 4,01 | 0,25 | 6,97 | -0,43 | 9,14 | -0,87 |
| 35 | 4,02 | 0,50 | 6,96 | -0,57 | 9,10 | -1,30 |
Kontrola. Za kontrolu se preporučuje da se elektrode ponovo urone u pufersku otopinu na pH 7 i provjeri da li se vrijednosti slažu. Ako je pH vrijednost elektrode u skladu s mjernim instrumentom, može se koristiti za mjerenje uzoraka vode. Ako postoje lične pritužbe na tačnost, kalibracija se mora ponoviti u navedenom vremenskom okviru. Jedna do dvije sedmice se može predložiti kao smjernica. Prilikom kalibracije pH elektroda, također treba obratiti pažnju na to koliko brzo se pH vrijednost na instrumentu približava pH vrijednosti u puferskom rastvoru.
Ciljevi proučavanja teme:
- rezultati predmeta: izučavanje pojmova „elektrolitička disocijacija“, „stepen elektrolitičke disocijacije“, „elektrolit“, razvijanje znanja o vodoničnom indeksu, razvijanje veština u radu sa supstancama na osnovu poštovanja bezbednosnih propisa;
- metapredmetni rezultati: razvijanje vještina izvođenja eksperimenata korištenjem digitalne opreme (dobivanje eksperimentalnih podataka), obrada i prezentacija dobijenih rezultata;
- lični rezultati: razvijanje vještina u provođenju obrazovnih istraživanja na osnovu postavljanja laboratorijskog eksperimenta.
Izvodljivost korištenja projekta “pH i temperatura”.
1. Rad na projektu doprinosi formiranju interesovanja za proučavanje teorijske teme „Teorija elektrolitičke disocijacije“, koja je teška za ovaj uzrast (13-14 godina). U ovom slučaju, prilikom određivanja pH, učenici uspostavljaju vezu između stepena disocijacije kiseline i temperature rastvora. Rad sa rastvorom sode je propedevtičke prirode u 8. razredu i omogućava vam da se vratite na rezultate projekta u 9. razredu (vannastavne aktivnosti), 11. razredu (opći kurs) kada proučavate hidrolizu soli.
2. Dostupnost reagensa (limunska kiselina, soda bikarbona) i opreme (u nedostatku digitalnih pH senzora, možete koristiti indikatorski papir) za istraživanje.
3. Pouzdanost eksperimentalne metodologije osigurava nesmetan napredak rada, zagarantovan od smetnji i metodoloških grešaka.
4. Sigurnost eksperimenta.
Instrumentalna sekcija
Oprema:
1) digitalni pH senzor ili laboratorijski pH metar, lakmus papir ili drugi indikator kiselosti;
2) alkoholni termometar (od 0 do 50 0C) ili digitalni temperaturni senzor;
3) limunska kiselina (1 kašičica);
4) soda bikarbona (1 kašičica);
5) destilovana voda (300 ml);
6) posuda za vodeno kupatilo (aluminijumska ili emajlirana posuda ili posuda), rastvori se mogu hladiti mlazom hladne vode ili snega i zagrevati toplom vodom;
7) čaše sa samljevenim poklopcem kapaciteta 50-100 ml (3 kom.).
Lekcija br. 1. Formulacija problema
Plan lekcije:
1. Diskusija o pojmovima “elektrolitička disocijacija”, “stepen elektrolitičke disocijacije”, “elektrolit”.
2. Izjava o problemu. Planiranje instrumentalnog eksperimenta.
Sadržaj aktivnosti
Aktivnosti nastavnika
1. Organizuje diskusiju o pojmovima “elektrolitička disocijacija”, “stepen elektrolitičke disocijacije”, “elektrolit”. pitanja:
- Koje su vrste elektrolita?
- Koliki je stepen elektrolitičke disocijacije?
- U kom obliku se zapisuje jednadžba disocijacije jakih (na primjeru sumporne kiseline, aluminij sulfata) i slabi elektroliti(koristeći sirćetnu kiselinu kao primjer)?
- Kako koncentracija rastvora utiče na stepen disocijacije?
Odgovor se može raspravljati na primjeru razrijeđenih i koncentriranih otopina octene kiseline. Ako je moguće odrediti električnu provodljivost, moguće je demonstrirati različitu električnu provodljivost octene esencije i stolnog octa
Uočite nove informacije na temu Razvijanje ideja o stepenu disocijacije koje su se formirale na časovima hemije Kognitivni
Procijeniti potpunost razumijevanja teme Sposobnost analize razumijevanja pitanja Regulatorno
Aktivnosti nastavnika
2. Organizuje planiranje i pripremu instrumentalnog eksperimenta:
- upoznavanje sa podacima iz projekta “pH i temperatura”;
- rasprava o cilju, hipotezi projekta;
- organizacija radnih grupa (tri grupe);
- priprema opreme
Izvedene radnje Formirane metode aktivnosti Aktivnosti učenika
Uočavanje informacija o sigurnosnim pravilima pri radu sa kiselinama (limunska kiselina) Razvoj koncepta potrebe za poštovanjem sigurnosnih pravila Kognitivni
Pojasnite šta ostaje nejasno Sposobnost formulisanja pitanja na temu Komunikativno
Procijeniti potpunost razumijevanja metodologije za rad na projektu Sposobnost analize razumijevanja pitanja Regulatorno
Lekcija br. 2. Provođenje eksperimenta
Plan lekcije:
1. Priprema za rad digitalnih senzora pH i temperature.
2. Provođenje studije ovisnosti pH vrijednosti od temperature:
Grupa 1: mjerenje pH otopine limunske kiseline na 10 0C, 25 0C, 40 0C;
Grupa 2: mjerenje pH otopine sode bikarbone na 10 0C, 25 0C, 40 0C;
Grupa 3: mjerenje pH destilovane vode na 10 0C, 25 0C, 40 0C.
3. Primarna analiza dobijenih rezultata. Popunjavanje upitnika GlobalLab projekta.
Aktivnosti nastavnika
1. Organizuje radna mesta za svaku grupu učenika:
- objašnjava kako rashlađivati otopine, a zatim ih postepeno zagrijavati i mjeriti temperaturu i pH;
- odgovara na pitanja učenika
Izvedene radnje Formirane metode aktivnosti Aktivnosti učenika
Uočavanje informacija na osnovu operativnih metoda Razvoj ideja o radu digitalnih senzora Kognitivni
Pojasnite šta ostaje nejasno Sposobnost formulisanja pitanja na temu Komunikativno
Procijeniti potpunost razumijevanja rada na projektu Sposobnost analize razumijevanja pitanja Regulatornog
Aktivnosti nastavnika
2. Organizuje rad učenika u grupama. Nastavnik prati tok rada u grupama, odgovara na eventualna pitanja učenika, prati popunjavanje tabele rezultata istraživanja na tabli
Izvedene radnje Formirane metode aktivnosti Aktivnosti učenika
1. Povežite digitalne senzore na PC.
2. Pripremite rješenja:
1. grupa - limunska kiselina;
2. grupa - soda bikarbona;
3. grupa - destilovana voda.
3. Ohladite rastvore i izmerite pH na 10 0C.
4. Rastvori se postepeno zagrijavaju i pH se mjeri na 25 0C i 40 0C.
5. Rezultati mjerenja se unose u opštu tabelu, koja je nacrtana na tabli (pogodno za diskusiju) Formiranje vještina izvođenja instrumentalne studije Kognitivni
Rad u grupama Vaspitna saradnja u grupama Komunikativna
Rade na zajedničkom problemu, procjenjujući tempo i kompletnost obavljenog posla Sposobnost da analiziraju svoje postupke i ispravljaju ih na osnovu zajedničkog rada cijelog razreda Regulator
Aktivnosti nastavnika
3. Organizuje primarnu analizu rezultata istraživanja. Organizuje rad studenata na popunjavanju upitnika za GlobalLab projekat “PH i temperatura”
Izvedene radnje Formirane metode aktivnosti Aktivnosti učenika
Upoznavanje sa rezultatima rada drugih grupa Formiranje ideja o zavisnosti pH vrednosti od temperature Kognitivni
Postavljati pitanja predstavnicima drugih grupa Vaspitna saradnja sa drugovima iz razreda. Razvoj usmenog govora Komunikativni
Analizirati rezultate svog rada, ispuniti projektni upitnik Sposobnost analizirati svoje djelovanje i predstaviti rezultate svog rada Regulator
Lekcija br. 3. Analiza i prezentacija dobijenih rezultata
Sadržaj aktivnosti
1. Prezentacija rezultata: nastup učenika.
2. Rasprava o zaključcima koji su značajni za učesnike u projektima koji koriste digitalne pH senzore.
Aktivnosti nastavnika
1. Organizuje nastupe učenika. Podržava zvučnike. Donosi zaključak o radu na projektu, zahvaljuje se svim učesnicima
Izvedene radnje Formirane metode aktivnosti Aktivnosti učenika
Predstavljaju rezultate svojih aktivnosti, slušaju govore svojih drugova iz razreda. Formiranje ideja o obliku prezentacije rezultata projekta Kognitivni
Učestvujte u diskusiji o govorima. Obrazovna saradnja sa drugovima iz razreda. Razvoj usmenog govora Komunikativni
Analizirati rezultate svog rada, komentirati izjave drugova iz razreda Sposobnost analiziranja rezultata svojih aktivnosti i rada drugih ljudi Regulator
Aktivnosti nastavnika
2. Organizuje raspravu o pitanju koje je predstavljeno u projektu „Kako će se ponašati pH rastvora ako se ohladi ili zagreje? Zašto naučnici pokušavaju da izmjere pH na istoj temperaturi i kakav zaključak bi iz toga trebali izvući učesnici GlobalLab projekta?”
Organizuje raspravu o rezultatima koji potvrđuju ili opovrgavaju hipotezu projekta „Kada se promijeni temperatura otopina, mijenja se konstanta disocijacije otopljenih kiselina i lužina i, posljedično, pH vrijednost“
Izvedene radnje Formirane metode aktivnosti Aktivnosti učenika
Razgovarajte o odnosu između pH otopine i temperature Razvoj ideja o stepenu elektrolitičke disocijacije Kognitivni
Izrazite svoje mišljenje o hipotezi projekta i formulirajte zaključak. Saradnja u učenju sa kolegama iz razreda. Razvoj usmenog govora Komunikativni
Procijeniti hipotezu projekta na osnovu dobijenih rezultata Sposobnost procijeniti hipotezu na osnovu već dobijenih rezultata i formulirati zaključak Regulator
Svojevremeno je moj prvi morski akvarij bio remek djelo. Bio je to stakleni akvarij od 20 galona koji se spajao silikonskim ljepilom. Sistem filtracije se sastojao od pneumatskih pješčanih filtera. Moj zadatak je bio da izdržavam njegova dva stanovnika (riba dama Beau Gregory - Stegastes leucostictus- i morska anemona Condylactis) što sretniji (što je, s obzirom na moj nedostatak iskustva i ograničena sredstva, značilo da ih održim u životu). Velika narudžba za devetogodišnjaka, bila je 1964. Moja mentorica, gospođa Perry iz Cobb Pets, rekla mi je da provjerim specifična gravitacija vode i pH. Sa specifičnom težinom je bilo prilično jednostavno (samo bacite hidrometar u akvarij i označite na određenom nivou prilikom dodavanja svježa voda), ali s pH je sve bilo nešto složenije. Ovaj parametar je testiran dodavanjem obojene tekućine u bocu koja sadrži uzorak akvarijske vode. Kao magijom, boja uzorka vode je promijenjena, a zatim upoređena pomoću uporedne karte koja se sastoji od niza obojenih kvadrata. Na osnovu mog početnog testiranja, morao sam dodati sodu bikarbonu da podignem pH nivo. Ispunjen osjećajem dužnosti, uradio sam upravo to - bez promjena. Nastavila sam proces sve dok nisam dodala cijelo pakovanje sode bikarbone.
Nikada neću saznati šta je uzrokovalo smrt moje ribe i morske anemone, ali incident se dogodio odmah nakon opisane epizode. Pored toga što se sve završilo veoma tužno po moje ljubimce, situacija je za mene bila poražavajuća. Sav moj rad, za koji sam dobijao dolar sedmično, bio je propao. Da stvar bude gora, ja sam bio odgovoran za smrt stanovnika. Zakopao sam ih na paprati prekrivenoj obali potoka koji je tekao kroz naše dvorište. Sada mislim da je tekući reagens istekao, pa su rezultati bili netačni. Bila je to vrlo poučna lekcija.
Tokom godina situacija se nije mnogo promijenila. Nepoznavanje značaja ovog ključnog parametra i načina provjere indikatora, nedostatak pravilnog tumačenja i potrebnih mjera može i dovest će do strašnih posljedica. Ono što se značajno promijenilo je dostupnost na tržištu i pristupačnost metoda i instrumenata za mjerenje pH vrijednosti. U ovom članku ćemo pogledati neke od njih, upoređujući njihove prednosti i nedostatke.
pH određivanje
pH je ocjena kisele ili alkalne prirode tvari, izražena na skali od 0 do 14, pri čemu je 0 vrlo kiselo, a 14 vrlo alkalno. Neutralna sredina (ni kisela ni alkalna) - indikator 7 na ovoj skali. Joni vodonika dominiraju na kiselim pH nivoima, dok hidroksilni joni dominiraju na alkalnim pH nivoima.Slika 1. pH skala je logaritamska i predstavlja stepen aktivnosti vodonikovih jona.
Ovisno o izvoru, pH znači "potencijal vodonika" ili francuski izraz "pouvoir hydrogène", što znači "energija vodika".
Važnost mjerenja pH vrijednosti
pH je karakteristika tečnosti (u našem slučaju), što utiče na njihovu hemijski sastav, posebno, rastvorljivost nutrijenata (dobro, ako nismo preterali). Nizak pH može potencijalno toksične teške metale učiniti topljivim. pH utiče na aktivnost enzima (oni imaju preferirani pH opseg). Visok pH je sposoban da rastvori ćelijske lipidne membrane. U vodenih organizama postoji i preferirani pH raspon. Sažetak pH vrijednosti u različitim sredinama (od interesa za akvariste) prikazan je u tabeli 1.| pH izvor | pH |
|---|---|
| Rio Negro River | 5.1 |
| Kišnica | 5.6 |
| Rijeka Amazon (lagana voda) | 6.9 |
| Čista (pijaća) voda | 7 |
| Morska voda | 8.2 |
| jezero Tanganjika (površina) | 9 |
pH merenje
Postoji nekoliko načina za određivanje pH. Svaki od njih ima svoje prednosti i nedostatke. Počnimo sa najjeftinijim.Lakmus papir
Lakmus je materijal koji potiče od lišajeva (ime dolazi od staronordijske riječi litmosi, što znači "boja" i "mahovina/lišaj"). Ovaj lakmusov derivat mijenja boju predvidljivo kada je izložen različitim pH nivoima. Ova osjetljivost čini lakmus jednostavnim i jeftinim načinom za određivanje pH. Lakmus papir je papir u koji su dodane ove boje topive u vodi, a promjena boje uzrokovana uranjanjem lakmus papira u uzorak vode ukazuje na kiselu ili alkalnu sredinu. Radni opseg pH mjerenja je približno 5 - 8. Testiranje promjene boje treba obaviti pod svjetlom punog spektra.
Slika 2. Lakmus papir je jeftin, ali približan način mjerenja pH.
Prednosti: jeftin (oko 5 US). Brz, jednostavan za korištenje.
Nedostaci: Daje približne pokazatelje. Boja uzorka vode, redukcioni agensi i oksidanti utiču na rezultat. Tumačenje rezultata zahtijeva oštru viziju. Reagens ima ograničen rok trajanja.
Indikatorske boje
Vrlo je malo takvih pH indikatora. Mogu se kupiti u prahu ili tečnom obliku. Obično se koriste u testovima koji uključuju titraciju. Ispod su karakteristike nekih od njih:
Fenolftalein: kiselinski/bazni indikator koji postaje bezbojan u kiselim uslovima i ružičasto-crven u alkalnim uslovima. Opseg mjerenja ~8,3 do 10.
Metilnarandžasta (heliantin, kisela azo boja): Mijenja boju iz žute u crvenu na pH nivoima oko 3,7.
Meta-Cresol Violet: narandžasto-žuta na 7,4 i mijenja boju u ljubičastu na višim pH nivoima (do oko 8,8).
Bromotimol plava: plava na 7,5, zelenkasta na ~6,2 - 6,8 i žuta na oko 6.
Univerzalni indikator: Kombinira više indikatora kako bi omogućio procjenu širokog pH raspona.
Slika 3. Ovaj API pH test koristi meta-krezol ljubičastu kao indikator.
Preporučljivo je procijeniti promjene boje na prirodnom svjetlu na bijeloj pozadini.
Prednosti: Relativno jeftino (~10 USD.) Neke boje se mogu koristiti za izvođenje drugih testova (npr. alkalnost) bez potrebe za pH elektrodom kada se koristi reagens.
Nedostaci: Isto kao kod lakmus papira. Neke boje imaju ograničen pH raspon. Na rezultate može uticati zamućenost i/ili boja ispitne tečnosti. Poređenja se moraju izvršiti na bijeloj pozadini pod svjetlom punog spektra. Reagensi imaju ograničen rok trajanja - mora postojati žig za rok trajanja.
pH elektrode
Znam da je to teško zamisliti novim akvaristima, ali prije 30 godina, akvaristi izvan Europe jedva da su čuli za upotrebu pH elektroda. Ovo se promijenilo 1980-ih kada je njemačka kompanija (Dupla GmbH) počela izvoziti naprednu opremu u Sjevernu Ameriku. Danas se pH metri koriste svuda. Dostupnost uređaja i konkurencija među proizvođačima doprinijeli su tome da je cijena postala prilično pristupačna.
PH elektroda je selektivni senzor vodikovih jona (H+). pH elektrode zapravo koriste dvije elektrode, sondu (pokazna elektroda) i referentnu elektrodu. Obično se ove dvije elektrode nalaze u jednom kućištu („tijelo”) elektrode. Na kraju tijela elektrode, sonda ima tanak sloj stakla osjetljivog na vodonik. Napon sonde se mijenja u zavisnosti od aktivnosti vodikovih jona (napon raste u kiseloj sredini i opada u alkalnoj sredini). Referentna elektroda obezbeđuje konstantan pritisak, koji koristimo za određivanje razlike sa sondom. Ukupni mV odziv se šalje u mjerni uređaj (metar), gdje se pretvara u pH vrijednost.
Struktura senzora i terminologija
Da bismo razumjeli kako funkcionira pH elektroda, potrebno je razumjeti neke od pojmova koji se koriste za opisivanje njenog dizajna i druge.
Kućište (telo elektrode): šuplja cijev koja sadrži radne dijelove pH elektrode. Kućište može biti izrađeno od stakla ili hemijski otporne plastike, kao što je polieterimid.
Pufer: U našem slučaju se za kalibraciju pH metra koristi standardna otopina koja pokazuje kiseli, neutralni ili alkalni pH. Radi lakše identifikacije, neke puferske otopine su označene bojama.
Kalibracija: Proces provjere ili podešavanja kalibracije analitičkog instrumenta.
Spoj (spoj, spoj): Kombinacija dva dijela; u ovom slučaju, ispitni materijal i kontrolni interni rastvor. Priključci se izrađuju od različitih materijala; Materijali moraju biti porozni kako bi kontrolna otopina mogla proći kroz njih. Obično se koristi keramika, tkanina itd. Postoje elektrode sa jednim, dva i prstenastim vezom.
Frita: Djelomično rastopljeno staklo ili keramika, ponekad se koristi kao spoj.
ATC: Automatska kompenzacija temperature. Pošto pH rastvora zavisi od temperature, ATC koriguje efekte temperature. ATC-u je potreban senzor temperature, koji može biti ugrađen u elektrodu blizu staklene sijalice.
Referentna elektroda: Elektroda koja daje poznati, konstantni napon; obično napravljen od žice srebrnog klorida i punjen puferskim elektrolitom.
Sonda: Srebrna hloridna žica u cijevi sa staklenom sijalicom osjetljivom na pH na kraju.
Slika 4. Unutrašnji dijelovi pH elektrode.
Radi jasnoće, zaštitno kućište (čep) koje okružuje krhku staklenu bocu nije prikazano.
Neke pH elektrode imaju priključak sa strane
Postoji nekoliko vrsta elektroda. Neke, obično starije, elektrode (po mom iskustvu, sada su rijetke) sastoje se od dva odvojena kućišta. Trenutno je većina elektroda kombinovana senzora, gdje se anoda i katoda nalaze odvojeno u jednom kućištu. Oblik staklene sijalice često određuje šta će elektroda mjeriti. Sferne tikvice, sa svojom velikom površinom, vrlo su pogodne za višenamjenska (univerzalna) mjerenja u vodenim sredinama. Konusne tikvice mogu prodrijeti u polučvrste materijale (kao što su meso i druga hrana) i tlo. Plosnate staklene "bočice" mogu se koristiti za mjerenje pH različitih tipova kože itd. Neke elektrode su za višekratnu upotrebu, dok druge nisu i punjene su hemijskim gelovima. Neke elektrode imaju uklonjive (zamjenjive) veze i sonde.
Kratak pregled pH metara
Naša recenzija je posvećena pH metrima koje proizvodi Hanna Instruments (Woonsocket, Rhode Island, SAD). Hanna je na tržištu od 1978. godine i danas nudi više od 3.000 opcija proizvoda svojim kupcima širom svijeta. Neki od proizvoda kompanije zanimljivi su akvaristima.Svi Hanna pH metri koji su pregledani dolaze s puferom za kalibraciju, otopinom za čišćenje elektroda i torbicom za nošenje. Započnimo našu recenziju sa:
pH provjeravač (HI98103)
Slika 5. Povoljan pH provjeravač Hanna Instruments.
HI98103 Checker® početni pH metar će biti vrijedan dodatak alatima mnogih akvarista. Uređaj nudi 0,1 pH jedinice. rezoluciju po pristupačnoj cijeni. Pristupačna cijena je zbog činjenice da uređaj nudi samo dvije tačke kalibracije (pH 4,01 i 7,01 ili 7,01 i 10,01) bez automatske temperaturne kompenzacije (ATC) ili mogućnosti mjerenja temperature. Budući da se općenito preporučuje da točke kalibracije odražavaju očekivani pH, ovaj uređaj je prikladniji za slatkovodne sisteme koji simuliraju kiselo okruženje, kao što je rijeka Amazon (unatoč činjenici da je sigurno sposoban mjeriti pH vrijednosti tipične za greben i afrički sistemi).ciklide, iako sa manjom preciznošću zbog samo dvije kalibracijske tačke). Elektroda je zamjenjiva, a veza je napravljena od papira.Raspon: 0 do 14 jedinica
Rezolucija: 0,1 jedinica
Preciznost: ±0,2 jedinice
Tačke kalibracije (gradiranje): dva; pH 4,01, 7,01 ili 10,01
Automatska kompenzacija temperature: Nema
Mjerenje/prikaz temperature: Nema
Zamjenjiva sonda: Da
Prečnik elektrode: 8 mm (~5/16")
Veličina LCD-a: 3/8" (~10 mm)
Baterija: 1-CR2032; resurs oko 1.000 sati.
pHep pH i temperaturni senzor (HI98107)
Slika 6. pHep uređaj sa kalibracionim puferima u kućištu.
HI98107 pHep pH i temperaturni tester je modernija verzija pH Checker-a (opisan gore). Pored određivanja pH opsega gotovo svakog akvarijuma - od Amazona do grebena - uređaj takođe meri temperaturu sa automatskom kompenzacijom temperature (ATC). Uređaj uključuje dva kalibraciona pufera (4.01 i 7.01) sa trećim dostupnim (10.01, što se preporučuje za grebenske akvarijume).akvarijumi). Veza je napravljena od papira. Elektroda nije zamjenjiva.Raspon: 0 do 14 jedinica
Rezolucija: 0,1 jedinica
Preciznost: ±0,1 jedinica
Tačke kalibracije: tri; pH 4,01, 7,01 i 10,01 (predstavljeni 4,01 i 10,01)
Zamjenjivi senzor: Da
Veličina LCD-a: 0,3125" ili ~8 mm
Baterija: 1-CR2032; otprilike 800 sati.
pHep5 vodootporni pH i temperaturni senzor (HI98128)
Slika 7. pHep nudi mnoge funkcije: pH i mjerenje temperature, ATC; i pluta na površini vode!
HI98128 pHep 5 pH metar je najnapredniji od svih džepnih pH merača kompanije Hanna. Uređaj nudi rezoluciju od 0,01 jedinica. sa tačnošću od ±0,05 i automatskom temperaturnom kompenzacijom. Uređaj je vodootporan i pluta na površini vode. Uređaj nudi fleksibilan pristup važnim mjerenjima, jer... može prepoznati 5 različitih bafera za kalibraciju.Raspon: -2 do 16 jedinica
Rezolucija: 0,01 jedinica
Preciznost: ±0,05 jedinica
Tačke kalibracije: Dvije opcije: 4.01, 7.01, 10.01 ili 6.86, 9.18.
Automatska kompenzacija temperature: Da
Prikaz temperature: Da, može se podesiti °F ili °C, sa tačnošću od ±0,5°C.
Zamjenjiva sonda: Da
Veličina LCD-a: 0,3125" ili ~8 mm (veličina karaktera)
Baterija: 4-1.5v baterije; otprilike 300 sati
HALO bežični pH metar (HI12302)
Slika 8: Možda najnaprednija pH elektroda na tržištu, HALO bežična elektroda.
HI12302 Halo Field pH metar je zanimljiv uređaj koji nudi mnogo funkcija. Prije svega, riječ je o bežičnoj pH elektrodi koja se može kontrolirati putem Bluetooth-a s Android ili iOS uređaja. Čak i nesigurni korisnici ne bi trebali brinuti. Po mom iskustvu, podešavanje je neverovatno jednostavno. Otvorio sam web stranicu Hanna Instruments, pratio HALO link i preuzeo aplikaciju za svoj pametni telefon. Nakon što je aplikacija instalirana (besplatno preuzimanje, traje oko 2 minute), otvorio sam aplikaciju i softver je prepoznao moju HALO pH elektrodu. Dalje, jedino što je potrebno je odabrati odgovarajuće ikone za kalibraciju elektrode, prikaz grafičkih podataka, pregled podataka senzora itd. Zaista vjerujem da ne može biti jednostavnije. Softver mjeri pH i temperaturu svake sekunde. Evidentiranje podataka daje ID broj elektrode, datum kalibracije, tačke kalibracije, krivu kalibracije, datum i vrijeme mjerenja, pH, temperaturu, milivolte, itd. (Pogledajte slike 9-11).Opcije sonde uključuju sferične (univerzalne i vodene), konične (za hranu, polučvrste materijale, zemlju, itd.) i ravni vrh (za kožu, papir, itd.) HALO polieterimidno (PEI) plastično kućište) odobreno za kontakt sa prehrambeni proizvodi i neotporan je na sve što bi hladnjak mogao baciti na vas (osim ako ne radite potpuno i dozirate aromatične i/ili djelomično halogenirane rastvarače u svoj sistem).
Raspon: 0 do 14 jedinica
Rezolucija: podesiva od strane korisnika: 0.1, 0.01 ili .001 jedinica.
Preciznost: ±0,005 jedinica
Tačke kalibracije: sedam; pH 1,68, 4,01, 6,86, 7,01, 91,8, 10,01 i 12,45.
Automatska kompenzacija temperature: Da
Zamjenjiva sonda: nema
Prečnik elektrode: 12 mm (~1/2")
Zapisivanje podataka: Da
Baterija: litijumska baterija, 500h.
Slika 10: U režimu snimanja podataka, pH vrednosti dobijena HALO elektrodom mogu se videti kao tabela ili...
Slika 11. ...kao grafikon. Mogu se napraviti napomene i podaci se mogu prenijeti u Excel tabele.
Ovdje možete provjeriti da li je vaš telefon ili tablet HALO kompatibilan: http://hannainst.com/halo
Više informacija o Hanna Instruments proizvodima možete pronaći ovdje: http://hannainst.com
Svi Hanna senzori i elektrode dolaze sa garancijom od 6 mjeseci.
Ostala razmatranja
Sada ću ukratko govoriti o drugim aspektima koje treba uzeti u obzir prilikom kupovine pH metra ili elektrode.konektori (adapteri)
pH uređaji sa odvojenim elektrodama moraju biti povezani na uređaj pomoću konektora (osim ako ne govorimo o uređajima s bežičnom vezom, kao što je Hanna HALO.) I iako se to čini minornim, može imati dugotrajne i možda skupe posljedice. Neki proizvođači koriste specijalizirane konektore kako bi osigurali dugotrajnu upotrebu i kupovinu elektroda koje proizvode. Najčešći je Bayonet Neill-Concelman (BNC) konektor za brzo povezivanje. Američki konektor je manje uobičajen. Neki uređaji evropske proizvodnje koriste S7 konektor.
Veze
Spoj u pH elektrodi je tačka preseka (susreta) dva sveta – unutrašnjeg rastvora senzora i uzorka za ispitivanje. Postoje specijalizovani termini koji se koriste za opisivanje jedinjenja, njihove strukture i geometrije. Kao što je diskutovano, spojevi omogućavaju da otopina kontrolne elektrode teče u otopinu za ispitivanje. U tom smislu, oni su podložni kontaminaciji i začepljenju, posebno u slučaju uljanih uzoraka, ili uzoraka s visokim sadržajem proteina ili suspenzija (otopine sa suspenzijom). Neke elektrode koriste vezu tkiva. Skuplje elektrode koriste porozne keramičke materijale. Neki priključci su napravljeni od PTFE (politetrafluoroetilen) plastike i dizajnirani su za upotrebu u teškim okruženjima, uključujući okruženja sa visokim sadržajem ugljovodonika. PTFE spojevi su ponekad prilično veliki i nalikuju prstenu oko staklene sijalice (keramički spojevi su obično mali, samo oko 1 milimetar u prečniku). Svi priključci mogu postati kontaminirani.
Srećom, za grebenske akvariste, univerzalni pH senzori s priključcima od tkanine ili keramike su sasvim prikladni.
Čišćenje pH elektroda
Uvijek je vrijedno zapamtiti da su elektrode uređaji za naučno istraživanje, i zahtijevaju odgovarajuću njegu. I iako je plastično tijelo prilično izdržljivo, staklena sijalica je vrlo krhka - nepažljivo rukovanje može dovesti do loma. Elektrode koje se koriste samo povremeno ne zahtijevaju često čišćenje; međutim, ako je vaša elektroda stalno uronjena u "organsku supu" (kao u nekim akvarijima), akvaristima se savjetuje da redovno čiste elektrodu. Dešava se da se sonda prekrije biološkim nečistoćama i proteinima. Hrana (i katastrofalni kvarovi potopljenih pumpi) dodaju masti u akvarijumsku vodu, što takođe doprinosi kontaminaciji elektroda. Srećom, rješenja za čišćenje mogu pomoći u održavanju funkcionalnosti elektrode. Slijedite upute proizvođača. Nemojte trljati elektrodu - uvijek je osušite kako biste spriječili statičko pražnjenje.
Gel elektrode koje se mogu puniti i koje se ne mogu ponovo puniti
Neke elektrode se mogu napuniti posebno formuliranim otopinama, dok se druge elektrode pune gelom. Općenito, gel senzori sporije reagiraju na promjene pH nivoa. Većina senzora namijenjenih za upotrebu u akvarijima punjena je gelom.
Kalibracija
Ispravna kalibracija pH elektrode je neophodna za dobijanje tačnih rezultata. Proces je pojednostavljen ako instrument nudi automatsku temperaturnu kompenzaciju (ATC). Slike 12-14 daju primjere utjecaja temperature na kalibracijski standard.
Slika 12. Utjecaj temperature na pufer kalijum hidrogen ftalata 4.01.
Slika 13. Utjecaj temperature na pH pufera kalijum dihidrogen fosfat/natrijum dihidrogen fosfat (6.865). Na sreću, kalibracija je obavljena na sobnoj temperaturi, prilično precizno ako se koristi uređaj bez ATC-a.
Slika 14: Na pH datog pufera (natrijum bikarbonat/natrijum karbonat) može uticati temperatura (još jedan slučaj za korišćenje ATC uređaja.) Ugljen dioksid iz atmosfere utiče na rastvor tokom vremena.
Ispravno kalibriranje pH elektrode zahtijeva malo strpljenja i pažnje na detalje. Novi senzori trebaju biti pravilno hidrirani (pogledajte priručnik za vaš uređaj). Iako je moguća kalibracija u jednoj tački, preporučljivo je izvršiti kalibraciju u 2 tačke (između kojih bi trebao pasti očekivani pH nivo). Za grebenske akvarijume koristite pufere 7.01 i 9 ili 10. Imajte na umu da neki uređaji mogu automatski prepoznati pufere i stoga zahtijevaju upotrebu posebnih rješenja. Prije kalibracije provjerite da li elektroda ima oštećenja (posebno staklenu sijalicu). Staklena boca mora biti bez bioloških nečistoća. Ako je dostupno, koristite otopinu za čišćenje koju preporučuje proizvođač. At pravilno čišćenje biološke nečistoće, masti, zagađivači proteina, itd. će biti uklonjeni. Elektroda, ako se može ponovno puniti, mora biti napunjena otopinom koju preporučuje proizvođač. Kada je elektroda čista i u dobrom stanju, stavite je u prvu otopinu za kalibraciju. Uvjerite se da su staklena sijalica elektrode i priključak potpuno uronjeni u otopinu za kalibraciju (ja koristim čašu od 30 mm gdje je 7 mm pufera dovoljno za kalibraciju). Energično promiješajte otopinu elektrodom (ako magnetna miješalica nije dostupna) i pričekajte dok se temperatura elektrode i otopine ne izjednače. Unesite vrijednost u memoriju uređaja (obično je potrebno da pritisnete dugme kada je uređaj u režimu kalibracije). Isperite elektrodu destilovanom vodom i osušite maramicom (po mogućnosti koristeći laboratorijske maramice kao što je Kimwipes). NIKADA ne brišite elektrode papirom - to može stvoriti statički napon koji može uticati na kalibraciju, a samim tim i na očitavanja. U slučaju jedne tačke kalibracije, proces je završen. U slučaju 2 ili 3 tačke kalibracije, postupak se mora ponoviti. Kada mjerite pH uzorka vode, promiješajte otopinu ručno ili pomoću miješalice i ostavite vrijeme za kompenzaciju temperature. U laboratorijskoj praksi preporučuje se snimanje pH i temperature.
Starenje kalibracionih pufera
Kao i kod većine hemikalija, pH puferi se vremenom pogoršavaju. Neki puferi su proizvedeni tako da budu otporni na promjene i imaju dug vijek trajanja (nekoliko godina). Odaberite pufere koji imaju rok trajanja naveden na pakovanju. Karbonatni puferi općenito imaju kraći rok trajanja od alkalnih ili kiselih pufera zbog izloženosti zraku ugljen-dioksid. Puferi koji su došli u kontakt sa elektrodom tokom kalibracije moraju se odbaciti. Ako primijetite da je pufer prekriven plijesni (obično se to odnosi na pufere u rasponu od oko 4), bacite ga. Nemojte koristiti pufere za podešavanje pH vrijednosti vašeg akvarija.
Čuvanje pH elektroda
pH senzore treba pravilno skladištiti. Najvažnije je da staklena boca mora ostati hidratizirana. Drugo, početno rješenje ne bi trebalo dozvoliti osmozu između samog rastvora i unutrašnjeg rastvora/gela elektrode. Osim toga, mora sadržavati antimikrobnu komponentu kako bi se spriječilo stvaranje plijesni i prljanja.
Potrebni puferi za pH kalibraciju, osnovne otopine i pribor možete pogledati ovdje: http://hannainst.com/ph-solutions
Hanna Instruments pH blogovi i resursi
1.2. Vodiči i kontrolne liste za pH elektrode
3. 10 najvećih grešaka u mjerenju pH vrijednosti
4.
Potenciometrija je jedna od elektrohemijskih metoda analize, zasnovana na određivanju koncentracije elektrolita mjerenjem potencijala elektrode uronjene u ispitni rastvor.
Potencijal (od lat. potentia– sila) je koncept koji karakteriše polja fizičke sile (električna, magnetska, gravitaciona) i, uopšte, polja vektorskih fizičkih veličina.
Metoda potenciometrijskog mjerenja koncentracije jona u otopini zasniva se na mjerenju razlike električnih potencijala dvije specijalne elektrode postavljene u ispitni rastvor, a jedna elektroda - pomoćna - ima konstantan potencijal tokom procesa mjerenja.
Potencijal E zasebna elektroda se određuje pomoću Nernstove jednadžbe (W. Nernst – njemački fizički hemičar, 1869. – 1941.) kroz njen standardni (normalni) potencijal E 0 i jonska aktivnost A+ , koji učestvuju u procesu elektrode
E = E 0 + 2,3 lg a + , (4.1)
Gdje E 0 – komponenta međufazne razlike potencijala, koja je određena svojstvima elektrode i ne zavisi od koncentracije jona u rastvoru; R– univerzalna gasna konstanta; n– valencija jona; T - apsolutna temperatura; F – Faradejev broj (M. Faraday – engleski fizičar 19. vijeka).
Nernstova jednačina, izvedena za usku klasu elektrohemijskih sistema, metal – rastvor katjona istog metala, važi u mnogo širem opsegu.
Potenciometrijska metoda se najčešće koristi za određivanje aktivnosti vodikovih iona, koja karakterizira kisela ili alkalna svojstva otopine.
Pojava vodikovih jona u otopini uzrokovana je disocijacijom (od lat. disocijacija- razdvajanje) dijela molekula vode, raspadanje na vodikove i hidroksilne ione:
H 2
O↔
+
.
(4.2)
Prema zakonu masovne akcije, konstanta TO ravnoteža reakcije disocijacije vode je jednaka K=
. 
/
.
Koncentracija nedisociranih molekula u vodi je toliko visoka (55,5 M) da se može smatrati konstantnom, pa je jednadžba (5.2) pojednostavljena: 
= 55,5 =
. 
, Gdje 
- konstanta koja se zove ionski proizvod vode, 
= 1,0∙10 -14 na temperaturi od 22 o C.
Prilikom disocijacije molekula vode, vodonik i hidroksilni joni nastaju u jednakim količinama, pa su njihove koncentracije iste (neutralni rastvor). Na osnovu jednakosti koncentracija i poznate vrijednosti jonskog proizvoda vode imamo
[H + ] = 
=
= 1∙10 -7 . (4.3)
Za prikladniji izraz koncentracije vodikovih jona, hemičar P. Sarensen (danski fizikalni hemičar i biohemičar) uveo je koncept pH ( p je početno slovo danske riječi Potenz – stepen, H je hemijski simbol za vodonik).
pH vrijednost pH je vrijednost koja karakterizira koncentraciju (aktivnost) vodikovih jona u otopinama. Numerički je jednak decimalnom logaritmu koncentracije vodikovih jona 
, uzeti sa suprotnim predznakom, tj.
pH = -
lg
.
(4.4)
Vodeni rastvori mogu imati pH u opsegu od 1 do 15. U neutralnim rastvorima na temperaturi od 22 o C pH = 7, u kiselim rastvorima< 7, в щелочных рН > 7.
Kada se temperatura kontroliranog rastvora promijeni, elektrodni potencijal staklene elektrode se mijenja zbog prisustva koeficijenta S
=
2,3∙
u jednačini (4.1). Kao rezultat, ista pH vrijednost na različitim temperaturama otopine odgovara različitim emf vrijednostima elektrodnog sistema.
Zavisnost emf sistema elektroda od pH na različitim temperaturama je gomila pravih linija (slika 4.1) koje se seku u jednoj tački. Ova tačka odgovara pH vrednosti rastvora pri kojoj emf elektrodnog sistema ne zavisi od temperature; naziva se izopotencijal (od grčkog - jednak, identičan i ...potencijal) tačka. Koordinate izopotencijalne tačke ( E I i pH I) su najvažnije karakteristike elektrodnog sistema. Uzimajući u obzir temperaturu, statička karakteristika (4.1) poprima oblik
