Terug naar overzicht

pH-meter

mei 2010
Door: Herman Soemers

pH-METER

 

Afgelopen clubavond kwam tijdens het vragenhalfuurtje het gebruik en het kalibreren van de pH-meter weer eens ter sprake. Tijdens het rondsurfen op internet kwam ik toevallig onderstaand stukje tegen wat me wel iets leek voor het clubblad. Hopelijk hebben jullie hier iets aan. Binnen het bestuur zal bekeken worden om aan het begin van het nieuwe brouwseizoen een “IJk-avond” te gaan organiseren, zodat alle pH-meters en thermometers met een gerust hart in de brouwketel kunnen worden gedoopt!

 

Huub Soemers

 

Inleiding

De zuurgraad of pH van een oplossing is een maat voor de concentratie aan waterstof (H+-)ionen. Volgens de definitie is de pH de negatieve logaritme van die H+-concentratie. Dat wil zeggen, als de H+-concentratie een duizendste molair is (10-3 M), dan is de pH=3. In zuiver water is een zeer klein deel van de watermoleculen (een tien miljoenste molair) gesplitst in een H+- en een OH--ion. Voegt men aan water zuur toe, dan bindt een deel van de toegevoegde H+-ionen zich aan OH--ionen tot H2O-moleculen. De concentratie van de OH--ionen neemt daardoor af, en wel zo dat het product van de H+-ionen  concentratie en de OH--ionen concentratie gelijk blijft, nl. 10-14  (het zogeheten waterevenwicht). In zuiver water is de H+-concentratie dus een tien miljoenste molair, of 10-7 M, even hoog als de concentratie van de OH--ionen. Deze pH=7 noemt men daarom neutraal. Bij nog lagere H+-concentraties (en navenant hogere OH- concentraties), noemt men de oplossing basisch (of met een ouderwetse term alkalisch). Veel voorkomende pH-waarden liggen in het gebied tussen de 1 en de 14, zoals in onderstaande figuur geïllustreerd:

 

 

Meting van de pH

De pH van een oplossing kan op verschillende manieren gemeten worden. De simpelste is door er een strookje pH-papier in te steken, en de kleurverandering te vergelijken met een reeks ijk-kleuren. Een klassiek pH-papier is het lakmoespapier, afgeleid van de lakmoesoplossing. Dit lakmoes is een organische kleurstof, verkregen uit korstmos. Ook de veel voorkomende kleurstof in planten, het anthocyaan is net als lakmoes rood in zuur milieu en blauw in basisch milieu. Voor een nauwkeuriger pH-bepaling zijn er speciale pH-papiertjes met verschillend bereik. Sommige met ruim bereik, van 1-14, andere met een beperkter bereik. Zie onderstaande afbeeldingen.

Voor een veel nauwkeuriger meting kan men gebruikmaken van de elektrische pH-meter. Zie onderstaande afbeeldingen. De meest linkse is de goedkoopste. De exemplaren in het midden en rechts hebben een aparte elektrode en zijn daarom nauwkeuriger, betrouwbaarder en uiteraard duurder!

 

De pH/mV-meter

Deze meter meet een spanningsverschil (m.b.v. een potentiometer). Het potentiaalverschil tussen een indicatie- en een referentie-elektrode kan op de schaal van de meter worden afgelezen; afhankelijk van het soort bepaling wordt het aantal mV (millivolts) of de pH afgelezen.

De meter is in principe voorzien van twee aansluitpluggen: één voor de referentie-elektrode en één voor de indicatie-elektrode. Bij sommige pH-meters (zoals de onze, hiernaast afgebeeld) is één van beide pluggen zodanig uitgevoerd, dat er een gecombineerde glaselektrode in geplaatst kan worden. Veel meters zijn voorzien van een recorderuitgang, waarmee titratiecurven automatisch kunnen worden opgetekend.

 

De meting

Sommige pH-meters moeten vóór gebruik enkele minuten opwarmen; digitale meters hebben geen opwarmtijd nodig. Voor het meten van de pH van een vloeistof wordt als indicatie-elektrode een glaselektrode gebruikt. Als referentie wordt meestal een kalomelelektrode gebruikt. Deze beide elektroden zijn ook als één elektrode verkrijgbaar: de gecombineerde glaselektrode. Voordat de pH kan worden gemeten, moet de pH-meter geijkt worden. Dit gebeurt met een bufferoplossing, waarvan de pH nauwkeurig bekend is. Het beste kan een bufferoplossing gebruikt worden, waarvan de pH in de buurt ligt van de pH van de onbekende oplossing (eventueel vooraf met pH-papier controleren). Omdat de pH temperatuurafhankelijk is, moet hiervoor bij nauwkeurige metingen gecorrigeerd worden. Op de pH-meter bevindt zich een temperatuurcorrectieknop, die op de temperatuur van de te meten oplossing wordt ingesteld. Na het ijken moet de elektrode zorgvuldig met gedestilleerd water worden afgespoeld. Laat de elektrode nooit droog staan. Voor korte tijd mag de elektrode in gedestilleerd water worden bewaard. Het ijken gaat als volgt: de rechterknop wordt op de 0-stand gezet en de wijzer op de schaal wordt met de linkerknop op 7,0 gezet. Dan wordt de rechterknop op de pH-stand gezet en de elektrode in een standaardbufferoplossing gestoken (bij voorkeur met een pH in het gebied waarin je wil meten). Met de middelste knop (vóór de temperatuurknop) wordt dan de schaalstand dan in overeenstemming gebracht met de pH van de oplossing.

N.B. Spoel de elektrode tussen de metingen goed af!

Bovenstaand artikel staat ook op internet:

http://www.fontys.nl/lerarenopleiding/tilburg/biologie/cd%20amsterdam/cdw/almanak/1bappar/pHmeter.htm

 

Terug naar overzicht