Per conoscere la concentrazione di ioni H+ presenti in una soluzione si può utilizzare un pHmetro ovvero un dispositivo elettronico usato per ottenere una accurata misurazione del pH di una soluzione.
Esso consiste di una sonda collegato a un dispositivo che raccoglie il segnale, calcola il valore corrispondente di pH che è visualizzato su un display. Nel 1934 Arnold Orville Beckman registrò il primo brevetto per uno strumento chimico completo per la misurazione del pH
Principio
Il principio su cui si basa un pHmetro è che quando un contenitore di vetro a setto poroso contenente un liquido a un determinato pH viene posto in una soluzione a pH diverso si genera una differenza di potenziale dovuta alla diversa concentrazione di ioni H+ contenuti nelle due soluzioni. Un’unità di pH generalmente produce una differenza di potenziale di circa 0,059 V.
Parti del pHmetro
Nel pHmetro è presente una sonda costituita generalmente da un elettrodo a vetro che misura la differenza di potenziale a cui spesso viene affiancata una sonda di temperatura.
Un elettrodo a vetro di moderna generazione è costituito dalle seguenti parti:
- bulbo di vetro
- elettrodo interno
- soluzione tamponata a pH = 7
- elettrodo di riferimento, a cloruro di argento o a calomelano
- soluzione di riferimento interna come KCl 0.1 M
- giunzione di solito a base di ceramica
- corpo dell’elettrodo costituito in genere da plastica
Vi è poi un misuratore costituito da un voltmetro che fornisce il risultato in unità di pH piuttosto che in volt.
Il circuito di un pHmetro consiste in un amplificatore che converte la debole differenza di potenziale elettrico prodotto dalla sonda in unità di pH, spostando il risultato di 7 unità per farlo rientrare nella scala di pH. Infatti ad un valore di pH = 7 la sonda presenta una d.d.p. pari a zero. A valori di pH > 7 la sonda fornisce una d.d.p. negativa mentre a valori di pH < 7 la sonda fornisce una d.d.p. positiva.
Prima di utilizzare un pHmetro occorre tararlo immergendo l’elettrodo in una soluzione tampone il cui pH è dichiarato con un’accuratezza di 0.01 unità di pH verificando che il valore riportato dal pHmetro corrisponda.
Generalmente si utilizzano tre soluzioni tampone, una a pH = 7, una a valori di pH acidi e una a valori di pH basici per poter verificare la risposta dello strumento.