Как правильно пользоваться ph-метром

История

«Вот новый карманный pH-метр Beckman», 1956 г.

Концепция pH была определена в 1909 году SPL Sørensen , а электроды использовались для измерения pH в 1920-х годах.

В октябре 1934 года Арнольд Орвилл Бекман зарегистрировал первый патент на полный химический прибор для измерения pH, патент США № 2,058,761, на свой «ацидиметр», позже переименованный в pH-метр. Бекман разработал прототип в качестве доцента химии в Калифорнийском технологическом институте , когда его попросили разработать быстрый и точный метод измерения кислотности лимонного сока для California Fruit Growers Exchange ( Sunkist ).

8 апреля 1935 года переименованная Бекманом Национальная техническая лаборатория сосредоточилась на производстве научных инструментов, а компания Arthur H. Thomas Company выступила в качестве дистрибьютора ее pH-метра. За первый полный год продаж, в 1936 году, компания продала 444 pH-метра за 60 000 долларов. В последующие годы компания продала миллионы единиц. В 2004 году pH-метр Beckman был удостоен награды ACS National Historic Chemical Landmark в знак признания его значимости как первого коммерчески успешного электронного pH-метра.

Радиометр Corporation Дании была основана в 1935 году и начал продавать рН — метр для медицинского применения около 1936 года, но «развитие автоматических рН-метров для промышленных целей было пренебречь. Вместо того, чтобы американские производители инструмента успешно разработаны промышленные рН-метры с широким множество применений, например, на пивоваренных заводах, бумажных заводах, квасцах и в системах очистки воды ».

В 1940-х годах электроды для pH-метров часто было трудно изготовить или они были ненадежными из-за хрупкого стекла. Доктор Вернер Ингольд начал индустриализацию производства одностержневых измерительных ячеек, комбинации измерительного и контрольного электрода в одном конструктивном элементе, что привело к более широкому применению в широком спектре отраслей, включая фармацевтическое производство.

Beckman выпустил на рынок портативный «карманный pH-метр» еще в 1956 году, но у него не было цифрового считывающего устройства. В 1970-х годах компания Jenco Electronics из Тайваня разработала и изготовила первый портативный цифровой pH-метр. Этот измеритель продавался под лейблом Cole-Parmer Corporation .

Устройство

Данный прибор это по своей сути является сложным измерительным устройством. Оно состоит из:

1. Боросиликатной стеклянной трубки, которая является основным электродом. Стекло отлично проводит электрически ток, не подвергается изменениям при воздействии вредных химических составов.
2. Хлорсеребрянного электрода для более точного сравнения показаний. Электрод является катализатором химической реакции при воздействии электрического тока.
3. Блока управления и расчета показаний. Маленький компьютер со встроенной в память таблицей эталонных значений, в зависимости от модели с функцией сохранения прошлых результатов.

Существует 2 основных вида этих приборов: одноэлектродные и устройства с 2 электродами. Также pH-метры подразделяются на:

1. Лабораторные, с самой точной системой измерения. Это наиболее совершенные приборы в данный момент. Позволяют производить вычисления и определение кислотности на молекулярном уровне из крайне сложной среды.
2. Промышленные. Практически не уступают в точности лабораторным. Используются для определения вредных примесей в продуктах питания, в составах химии для бытового использования, на вредных предприятиях, с высоким уровнем химических выбросов в атмосферу.
3. Бытовые. Их параметры измерения сильно занижены, по причине использования в менее агрессивных средах. Устройства используются для замера проб почвы на участках, исследования питьевой воды и продуктов питания, проверки вредности строительных материалов.

В дополнение к бытовым измерительным устройствам, прилагается эталонный раствор для сравнения показателей. Этот раствор состоит из воды с разной концентрацией ионов водорода, щелочей или кислот. Существуют растворы следующих типов:

• 1.65.
• 3.56,
• 4.01,
• 6.68,
• 9.18,
• 12.43.

Данные растворы помогут сравнить показания, полученные из почвы, воды или другой среды. Также помогут откалибровать устройство для получения самых точных показателей. В зависимости от концентрации подобные растворы можно смешивать между собой. Инструкция по смешиванию и получению необходимых концентраций часто прилагается к руководству пользователя.

Калибровка

Отдельно хотелось бы упомянуть о таком моменте, как калибровка устройства. Частота ее проведения зависит от того, для чего pH-метр покупается:

• Если вы используете его для бытовых нужд, достаточно лишь иногда его донастраивать. Обычно большая точность в таких делах не нужна.
• Если же вы работаете в лаборатории, где точность показателей важна, калибровку следует проводить после каждой серии измерений.

Поэтому желательно приобретать приборы, которые легко калибруются.

Микропроцессорный рН/С-метр HI2210-02 с автоматической калибровкой и автотермокомпенсацией

Мы разобрали, что измеряет pH метр, какие приборы бывают и на что смотреть при выборе устройства. Если у вас остались вопросы, звоните нашим консультантам. Они выслушают ваши вопросы и помогут с выбором подходящего лабораторного оборудования.

22.12.2020

Проба воды

Для замера кислотности воды достаточно провести забор жидкости в размере нескольких миллилитров. Если замер проводится на больших водных территориях, забор нужно взять из нескольких точек, а также разных глубин. Во взятую пробу нужно опустить электроды устройства и включить проверку. У разных моделей различное время отклика на анализ. После активации, нужно подождать отклика устройства в течение 2–5 минут.

Если вода используется для полива растений или содержания аквариумных рыб, перед замером выясняют какой уровень кислотности необходим для их жизнедеятельности.

После замера результат сравнивается с эталонным и при необходимости уровень снижается или повышается при помощи химических подпиток.

Проба почвы

Пробы почвы важны, если ранее земля использовалась в качестве могильников для химических веществ, территорий промышленных предприятий.

Для этих замеров также понадобится эталонный уровень pH. Далее просто берется проба с разных мест. Пробу нужно взять с каждого места дважды. Далее необходимо:

1. Один забор с разных мест хорошо перемешать.
2. Второй забор проб разложить отдельно друг от друга.

Замер каждой пробы проводится отдельно. Если все результаты одинаковы, то дальнейшее исследование смешанной почвы не понадобится.

Почва очень изменчива по своему составу. На уровень pH могут влиять следующие факторы:

1. Повышение уровня углекислого газа.
2. Вредные выбросы промышленных предприятий.
3. Лесные пожары и другие катаклизмы.
4. Изменение уровня грунтовых вод.
5. Вымывания почвы после проливных дождей.
6. Выпадения осадков.
7. Таяние снега.
8. Деятельность людей и животных.

Любые воздействия внешней среды и вмешательство человека вносят изменения в кислотный состав почвы.

Если почва используется для посадки растений, то pH-метр необходим для регулирования состава и концентрации удобрений. Для контроля нужно узнать pH уровень удобрений и сравнить этот показатель с пробой почвы. При необходимости можно понизить щелочную составляющую или уровень кислотности почв.

Народные методы

Еще до развития технологий садоводы умели определять кислотность почвы – для этого им не требовались никакие покупные средства.

К подручным средствам, реагирующим на кислотность почвы, относятся:

• Уксус. Чтобы продукт подействовал, его нужно распределить по разным частям участка. Если на выбранных участках появятся пузыри, то это будет указывать на нейтральную почву. Если же никаких изменений не произойдет, значит почва имеет повышенную кислотность. При этом, если уксус перемешать с содой, то он начнет пузыриться уже на кислой почве;
• Листья смородины (вишни). Из листьев нужно приготовить настой, заваривая их на протяжении 15 минут в небольшой емкости. После того, как заварка закончится, в емкость нужно погрузить горсть земли и следить за изменением цвета жидкости. Красный цвет говорит о повышенной кислотности, зеленый – о нейтральности, а синий – о слабощелочной реакции;
• Красная капуста. Листья растения тонко нарезаются и помещаются в кастрюлю с кипящей водой, а затем стоят на газу на протяжении нескольких минут. В результате вода должна окраситься в фиолетовый оттенок. Раствор снимается с газа и остывает, после чего в него опускают почву. Порозовение оттенка свидетельствует о кислом составе земли, появление синего или зеленого оттенка указывает на щелочную реакцию.

Лаборатория

Анализом почвы занимаются и бюджетные, и частные организации. К их числу относятся как центры санитарно-эпидемиологических заключений, так и межобластные ветеринарные лаборатории. Стоимость такой услуги варьируется от 400 до нескольких тысяч рублей.

Для того, чтобы направить почву на анализ, нужно либо направить ее в лабораторию, либо дождаться приезда специалистов, которые осуществят забор материала.

В лабораторных условиях возможны следующие варианты исследований:

• Механический анализ (определение типа почвы, а также соотношение в ней грунта, песка и т.д.)
• Химический анализ (определение состава почвы, концентрации питательных веществ, тяжелых металлов, уровня кислотности, общего уровня загрязненности и т.д.)

• Микробиологический анализ (определение наличия в составе почвы бактерий, грибов и прочих микроорганизмов).
• Минералогический (определение в составе почвы первичных и вторичных минералов, определение илистой, коллоидной и глиняной составляющих грунта).

Анализ почвы на уровень кислотности – это простая процедура, научится которой не составит особого труда. Наиболее надежными принадлежностями для проверки земли на участке являются электронные анализаторы или лакмусовые полоски. Народные методы также дают важную информацию о состоянии почвы, но их целесообразнее использовать в качестве вспомогательного варианта.

Хранение

Электроды pH-метра очень чувствительны. В результате неправильного хранения может произойти порча материала, из которого они изготовлены. Часто случается, что поверхность высыхает и может растрескаться. В появившихся трещинах может скопиться окисление от ранее проведенный измерений.

Хранить pН-метр лучше в обычной дистиллированной воде. Можно держать прибор воде с долей кислотности не выше 4. Для правильного хранения приборы комплектуются специальной колбой. В нее и нужно наливать дистиллированную воду.

Если электроды прибора со временем иссохнут, то их придется при каждом последующем замере повторно проводить калибровку устройства.

Обзор рынка ручных pH-метров

Представляем обзор измерителей кислотности для использования в быту

Kelilong PH-009

Данное устройство небольшого размера и крайне простое в использовании. В комплекте есть пластиковый футляр для хранения и переноски. Калибровочная отвертка поможет владелецу быстро подготовить прибор для работы. Данные отображаются на небольшом монохромном дисплее. Заявленная стоимость — 1500 рублей.

Плюсы :

• нормальная точность;
• компактный;
• удобен в использовании;
• небольшое энергопотребление;
• не сложная калибровка.

Минусы:

не для работы при отрицательных температурах

HM Digital PH-80

Процесс калибровки прибора осуществляется нажатием одной кнопки. Полностью герметичный корпус. Есть специальный чехол для защиты от царапин и иных повреждений. Результаты отображаются на небольшом ЖК-дисплее. Имеется инструкция на русском языке. Ориентировочная стоимость 3700 рублей.

Плюсы :

• небольшие размеры;
• малое энергопотребление;
• IP66 — высокий класс защиты;
• быстрая калибровка.

Минусы:

уменьшение точности в загрязненной среде.

Hanna HI98127 pHep 4

Калибровка может осуществляться по одной или двум точкам. Есть функция автоматической компенсации t. Корпус водонепроницаемый. Крупноразмерный экран удобен для работы при любом освещении. Самая дорогая модель — 14200 рублей.

Плюсы :

• большой дисплей;
• пылевлагозащищенность;
• компактный.

Минусы:

очень высокая стоимость.

Правила использования

После того как прибор был откалиброван, его можно использовать для забора проб. Согласно инструкции, перед тем как использовать прибор, необходимо:

1. Прибор включить и дать ему откалибровать свою работу. В зависимости от модели устройства, на это понадобится от 5 до 30 минут.
2. Провести осмотр электродов. При необходимости ополоснуть электроды проточной водой и протереть бумажной салфеткой. После чистки прибор не должен соприкасаться с любыми поверхностями.
3. Приготовить эталонные растворы. За эталон берутся составы с уровнями кислотности 7, 4, 9, 21.
4. Проверить работу прибора в любом из растворов.
5. После проверки еще раз промыть электроды.

Многие начинающие любители химии задаются вопросом для чего такие приготовления к замерам. Такое руководство необходимо с целью проведения наиболее точных измерений кислотности.

Приложения

Скорость и результат химических реакций, происходящих в воде, часто зависят от кислотности воды, и поэтому полезно знать кислотность воды, обычно измеряемую с помощью pH-метра

Знание pH полезно или важно во многих ситуациях, включая химические лабораторные анализы. pH-метры используются для измерения качества почвы в сельском хозяйстве , качества воды для городского водоснабжения , плавательных бассейнов , восстановления окружающей среды ; приготовление вина или пива; производство , здравоохранение и клинические приложения, такие как химия крови ; и многие другие приложения.

Достижения в области оборудования и обнаружения расширили число приложений, в которых могут проводиться измерения pH. Устройства уменьшены в размерах , что позволяет напрямую измерять pH внутри живых клеток . Помимо измерения pH жидкостей, доступны специально разработанные электроды для измерения pH полутвердых веществ, таких как пищевые продукты. У них есть наконечники, подходящие для прокалывания полутвердых тел, материалы электродов, совместимые с пищевыми продуктами, и устойчивость к засорению.

Советы по применению

Вы уже пробовали измерять кислотность почвы?

Было дело!Не довелось

Перед тем, как приступать к измерениям нужно убедится в том, что почва находится в подходящем состоянии. Нередко садоводы получают неправильные данные не из-за неисправности техники, а из-за некорректного пользования устройством.

Чтобы избежать неполадок, следуйте нескольким простым правилам:

• Нельзя измерять кислотность почвы после внесения каких-либо удобрений. Чтобы показания прибора были точны, нужно обождать 4-5 дней после внесения удобряющих компонентов. Лучше всего производить замер до этой процедуры.
• За один подход необходимо сделать три замера, после чего рассчитать среднее значение – оно и будет конечным результатом.
• Стержень анализатора должен быть чистым. После каждого применения его надлежит протирать тканевыми салфетками.

Настройка

Данное устройство является сложным прибором, который используется для замера нейтральных, агрессивных и вредных сред. За точностью его показаний необходимо постоянно следить и сверять их с эталонным раствором. При появлении разницы в замере, прибор необходимо откалибровать. Калибровка также нужна:

1. Согласно инструкции, в начале каждого месяца и не менее 2 раз.
2. После того, как была проведена замена электродов.
3. Если работа проводилась во вредных средах.
4. После продолжительного бездействия устройства.

Перед тем как настроить прибор, необходимо создать эталонный раствор. Он основан на фиксанале, растворенном в литре дистиллированной воды. Раствор делается с соблюдением следующих правил:

1. В стеклянный сосуд нужно налить дистиллированную воду. Примерно 800 миллилитров.
2. В сосуд помещается стеклянная колба.
3. Ампулу с фиксаналом нужно вскрыть и налить состав на стенку воронки.
4. Фиксанал с поверхности стенки медленно смыть 200 миллиграммами дистиллированной воды.
5. Уровень необходимо обязательно довести до 1 литра. Раствор будет готов для использования через час после приготовления.

Очень важно при приготовлении раствора использовать стеклянную посуду и воронку. Металлические и пластиковые не подойдут, так как могут внести в раствор долю своего состава

После приготовления и настоя, этот состав должен иметь долю кислотности равной 6.86 pH.

Технические характеристики рН-метров – на что обращать внимание при выборе устройства

Выбор прибора зависит от целей, для которых он будет применяться и от особенностей устройства

Мы озвучим те опции, на которые следует обратить внимание при покупке рН-метров

Электроды

Основа любого рН-метра – это два электрода, с помощью которых снимаются показатели и рассчитывается уровень кислотности. Современные виды pH-метров оснащаются универсальными цифровыми электродами, с виду напоминающими стеклянный шарик. У него хорошие показатели точности считывания, но он не пригоден к использованию в грязных полевых условиях. Для таких целей лучше подойдут каломельный или имеющий тефлоновое защитное покрытие, электроды.

Термометр и функция автоматической цифровой коррекции температуры (АТК)

Каждый современный прибор должен быть оснащен такой системой. Дело в том, что температура влияет на активность ионов в растворе и поэтому все данные должны автоматически приводиться к значениям при 25 градусах Цельсия.

Раньше для получения максимально точных результатов, растворы нагревались до указанной температуры. Сегодня эту коррекцию проводят микропроцессоры. Наличие АТК – очень важная характеристика рН-метра.

Водонепроницаемость

Так как эти приборы постоянно контактируют с агрессивными жидкостями, нельзя допустить, чтобы они проникали внутрь и вредили тонкой электронике. Поэтому приобретайте водонепроницаемые модели.

Функция регистрации данных

Если вам часто приходится записывать разные показатели, стоит обзавестись pH-метром с такой опцией. Вам не придется вести множество записей, достаточно будет нажать кнопку, чтобы прибор запомнил результаты для последующего их экспорта.

Популярные модели

ETP111 PH метр с внешним электродом

Данный прибор одинаково годится для анализа почвы как на участке, так и в комнатном горшке. Подходит для использования в температурных рамках от +5 до 50 градусов. Внешний электрод крепится к корпусу устройства с помощью провода, что делает его применение более удобным. Диапазон измерения метра составляет 2.5.-9.0.

ETP307 PH метр 3 в 1

Прибор позволяет измерить кислотность, степень влажности почвы, а также степень освещенности. Стоимость такого устройства, не доходящая до тысячи рублей, делает его очень выгодным приобретением для садоводов, которым требуются показатели всех трех категорий. Измеритель работает без батарей и снабжен щупом, длина которого составляет 16 сантиметров. Перед применением прибора необходимо предварительно увлажнить почву. Диапазон измерения метра составляет от 3.0. до 8.0.

АМТ-300 Электронный анализатор уровня PH

Как и предыдущий экземпляр, данный электронный анализатор предоставляет информацию сразу о трех характеристиках почвы – кислотность, освещенность, температура. Благодаря компактным размерам и простоте в обращении, устройство является одним из самых популярных на рынке. Подходит для всех типов почвы. Диапазон измерения метра составляет 3.4.-9.0.

HM Digital PH-80

Функционирует с помощью электрода, который располагается в самом корпусе устройства. Метр работает только с жидкостями, потому для получения актуальных показателей, почву нужно предварительно разводить в воде. Калибровка метра производится автоматически – достаточно одного нажатия кнопки. Большие размеры дисплея делают анализатор удобным в эксплуатации. Прибор обладает одним из самых больших диапазонов измерения: 0.0.-14.0.

pH метр Milwaukee MW101

Полупрофессиональное устройство, позволяющее получить всеобъемлющую информацию о почве, маслах, жирах и эмульсиях. Анализатор пригоден для использования как в тепличных, так и в полевых условиях. В комплектации к метру идут все необходимые аксессуары – электрод, батарея, отвертка и раствор для калибровки, а также удобный кейс для переноски. Рабочий диапазон температуры – от 0 до 50 градусов. Диапазон измерения метра составляет от 0.0. до 14.0.

Пользование народными средствами не дает точного результата, как в случае с анализаторами, однако позволяет получить общие сведения о земле.

Принцип работы

Принцип работы pH-метра основан на прохождении тока через вещество. Для определения количества pH ионов, электрический ток проходит по хлорсеребрянному электроду, создавая окисление для получения реакции, а также более быстрому контакту с электрическим напряжением. Иными словами, этот прибор является вольтметром. Но вместо разметки по напряжению на него нанесена разметка pH. Современные приборы позволяют осуществить замер уже по готовым электродам измерения и сравнения. Более подробно процесс измерения проходит следующим образом:

1. Боросиликатная трубка является проводником электрического тока. Внутри трубки есть шарик, для контроля замера. В трубку наливается специальный раствор на основе соляной кислоты и хлорида серебра.
2. В трубку с раствором опускается проволока из серебра.
3. Трубка опускается в среду, в которой проводится замер.
4. Для большего контакта, в раствор добавляется ртутно — каломелевая паста.
5. Весь раствор подвергается воздействию электрического тока.
6. Получившаяся реакция заставляет ионы водорода двигаться более быстро и высвобождать долю энергии.
7. С электродов при помощи мультиметра берется замер.
8. Этот замер является показателем pH в растворе.

Это лабораторный вариант измерения. Метод работает практически для любых сред. Для обеспечения точных показаний, после замера используется контрольный электрод для сравнения.

Для работы прибора требуется довольно высокое напряжение. Сила тока во время исследования должна быть не менее 10 ампер. Это необходимо для преодоления сопротивления электрическому току от объекта исследования.

Современные pH-метры способны замерять не только количество положительных ионов. Они по сути являются переносными лабораториями. Теперь можно замерять концентрацию нитратов, вредных химикатов и ионов. Встроенная система памяти способна распознать практически любой химический элемент, который способен реагировать на электрическое напряжение. Но в отличие от лабораторных устройств, для проведения анализа эти приборам не требуется высокое напряжение.

Типы pH-метров

Простой pH-метр

PH- метр почвы

В целом существует три основных категории pH-метров. Настольные pH-метры часто используются в лабораториях и используются для измерения образцов, которые доставляются в pH-метр для анализа. Портативные или полевые pH-метры — это портативные pH-метры, которые используются для измерения pH пробы в полевых или производственных условиях. Проточные или in situ pH-метры, также называемые pH-анализаторами, используются для непрерывного измерения pH в процессе и могут быть автономными или подключаться к информационной системе более высокого уровня для управления технологическим процессом.

Измерители pH варьируются от простых и недорогих устройств в форме ручки до сложных и дорогих лабораторных приборов с компьютерными интерфейсами и несколькими входами для измерения индикаторов и температуры, которые необходимо вводить для корректировки изменения pH, вызванного температурой. Выход может быть цифровым или аналоговым, устройства могут работать от батарей или от сети . Некоторые версии используют телеметрию для подключения электродов к устройству отображения вольтметра.

Доступны специальные измерители и датчики для использования в особых условиях, например в суровых условиях и в биологических микроклиматах. Существуют также голографические датчики pH, которые позволяют измерять pH колориметрическим методом с использованием множества доступных индикаторов pH . Кроме того, существуют коммерчески доступные pH-метры на основе твердотельных электродов , а не обычных стеклянных электродов.