Как измерить кислотность раствора

Как определить кислотность раствора с помощью PH-метра

Гроверам, которые решили освоить гидропонику, необходимо знать, как определить кислотность раствора. Под этим понятием скрывается водородный показатель pH (ПШ), оптимальный уровень которого для гидропонных систем составляет 5,8-6,2. Если pH отклоняется от указанных цифр, рост растений замедляется. При ПШ ниже 4,7 и выше 6,3 всасываемость многих химических элементов нарушается. Например, железо выпадает в осадок, что приводит к заболеванию хлорозом. Становится легко доступным токсичный алюминий и другие микроэлементы, которые в избытке наносят вред растениям.

Чтобы этого не допустить, нужно регулярно проводить замеры ПШ. Удобнее всего это сделать, имея на руках электронный измеритель pH. Таких приборов в продаже – много. Есть простые модели с ручной калибровкой и более профессиональные гаджеты, которые калибруются автоматически. Уровень погрешности измерений у них очень низкий и не превышает 0,1.

Методика измерений

Пользоваться портативными тестерами очень просто. Схема выглядит так:

После замеров электрод промываем в дистиллированной воде, стряхиваем воду, закрываем защитным колпачком. 

Калибровка

Чтобы быть уверенными в точности замеров, pH-метр нужно время от времени калибровать. Когда это лучше сделать?

• После покупки перед началом использования;
• Еженедельно при регулярных измерениях;
• Ежемесячно в случае, если тестером пользуетесь нечасто;
• После установки нового электрода;
• После оценки кислотности в агрессивной среде;
• После оценки pH в средах с широким диапазоном уровня показателя.

Для калибровки используют калибровочные жидкости (например, на 4,01 и 6,86).  Они удобно расфасованы в пакеты и не требуют переливания. Есть также препараты, которые нужно перед использованием растворять в воде.

Для калибрования вскрываем пакет с раствором на 4,01 и опускаем в него электрод прибора. Оцениваем, совпадает ли значение на экране прибора с контрольным. Если нет, подкручиваем отверткой винт на задней крышке pH-метра до верных цифр. 

Если измерения ведутся по 2 точкам, промываем электрод в дистиллированной воде и опускаем во второй буферный раствор с показателем 6,86. Ждем несколько секунд, пока цифра не установится. Сравниваем и при необходимости подкручиваем винт до контрольного значения.

Более современные приборы калибруются автоматически. Это касается современных моделей. Измерения для них проводят по нескольким точкам. Для коррекции показаний измерителя кислотности pH зажимают кнопку калибровки. Это удобно и быстро.

! ВАЖНО: Всегда работайте только со свежим калибровочным раствором!

Ассортимент pH-метров

Начинающий гровер может приобрести бюджетную модель Milwaukee pH 600. Он позволяет проводить оценку уровня водородного показателя в широком диапазоне измерений. Калибруется вручную.

Модель HM DIGITAL PH-200 анализирует не только водородный показатель, но и температуру. Имеет функцию полуавтоматической калибровки по 3 точкам, функцию автоотключения и удержания результатов замеров.

Если вы планируете измерять не только ПШ, но и уровень солености, приобретите мультифункциональный тестер DIGITAL COM-300. Он измеряет pH, EC, TDS и t воды максимально точно. Калибруется автоматически одной кнопкой. В комплекте к гаджету идет сменный электрод.

Выбрать и купить другие измерители кислотности pH можно здесь.

Измерение pH почвы

Задумывались ли вы о том, что вы ещё можете сделать, чтобы помочь вашим растениям пышно произрастать? Попробуйте проверить pH вашей почвы. Крепкие и здоровые растения вырастают не сразу, поэтому поддержание здоровой почвы – первый шаг к получению успешного результата. Это всеобъемлющее руководство поможет всем, кто только начинает тестирование pH почвы, а также сможет научить чему-то новому и садоводов со стажем.

 

Что представляет собой почва?

 

Вода, воздух и почва – это самые большие группы природных ресурсов, используемых людьми. Почва, в свою очередь, представляет собой рыхлый материал на поверхности Земли, который позволяет растениям расти. Если представить всю земную поверхность как лук со слоями, то на почву будет приходиться лишь очень тонкий (около 200 см) верхний слой лука. Все растения выращиваются именно в этом тонком слое.

 

Независимо от местности почва имеет три основных компонента: неорганические, органические и микроорганизмы. Неорганическая часть почвы содержит минералы из горных пород, которые со временем разрушаются. Растения используют эти минералы для питания. Впрочем, почва – это не только эти минеральные компоненты, но ещё и жидкости (вода) и газы (воздух).

 

Органическая часть почвы – это разложившиеся остатки растений, животных и других живых существ. Что же касается микроорганизмов, то они живут в почве и, как правило, слишком малы, чтобы увидеть их невооруженным глазом. Они помогают разложению мёртвого материала в почве.

 

Существует пять основных факторов, которые влияют на формирование почвы: климат, организмы, геология местности, топография и, наконец, время. Учитывая все эти переменные, неудивительно, что почва сильно варьируется от места к месту, даже на относительно небольших участках.

 

Что такое рН?

 

pH – это показатель того, насколько кислотным или щелочным является то или иное вещество. Когда вы проверяете pH, вы измеряете количество атомов водорода, несущих положительный заряд. Чем выше концентрация ионов водорода, тем более кислым является образец, и, напротив, чем она ниже – тем образец более щелочной. Кислотные вещества имеют рН в диапазоне 0-7, щелочные – 7-14, а значение 7 является полностью нейтральным.

 

 

К распространенным веществам с завышенной кислотностью относятся апельсиновый сок, газированная вода и черный кофе, тогда как щелочные вещества – это джин, пищевая сода и бытовые чистящие средства. Полностью нейтральной является чистая вода.

 

Зачем тестировать pH почвы?

 

Определённый pH почвы требуется для обеспечения эффективного роста растений и урожайности, поскольку он позволяет растениям свободно поглощать питательные вещества. Тестирование pH вашей почвы помогает определить, какие растения наилучшим образом подходят для выращивания на ней.

 

Иногда почва нуждается в добавках, таких как удобрения и регуляторы рН почвы, чтобы растения могли нормально произрастать. В любом случае измерение pH может помочь вам понять, как оптимизировать почву.

 

Факторы, влияющие на рН почвы

 

Наиболее распространенными факторами влияния на рН почву являются климат и погода, другие растения в этой местности, pH воды, используемой для полива, тип почвы, вид используемых вами удобрений и наличие питательных веществ.

 

Климат и погода

 

Температура, осадки, солнечный свет и сезонные погодные изменения влияют на рН почвы. Например, большая концентрация осадков вымывает из неё требуемые питательные вещества, многие из которых, такие как карбонаты кальция, являются основными. Так как эти вещества покидают почву, она становится более кислой.

 

Вода, вступающая в контакт с разлагающейся материей в почве (например, с листьями), также может привести к падению рН, поскольку разлагающиеся вещества выделяют углекислый газ, который, смешиваясь с водой, может образовывать кислоты.

 

Для более сухого климата или засушливых регионов характерна более щелочная почва, поскольку при обезвоженности минералы и соли концентрируются, повышая рН.

 

Другие растения

 

Растения, изначально растущие на данной территории, равно как и местная экология, могут определить начальный pH вашей почвы. Почва под травами обычно ближе к щелочной, тогда как под деревьями она имеет тенденцию к закислению. Это связано с тем, что вблизи деревьев появляется больше разлагающихся веществ (листьев). Сам урожай, который вы выращиваете, может также изменить pH вашей почвы.

 

Ирригационная вода

 

Вода, которую вы используете для полива ваших культур, также будет влиять на рН почвы. Если используемая вода будет более кислой или щелочной, чем почва, которую она орошает, то pH почвы также будет меняться.

 

Тип почвы

 

Почва в вашем регионе образовалась из гранита, известняка, сланца и т. д? Эти исходные материалы и будут определять рН. Сланцы формируют кислотность, а почва, богатая известняком, является более щелочной.

 

 

Вид используемых удобрений

 

Важно проверять pH почвы до и после внесения любых удобрений. Зная свой рН, вы можете решить, сколько и какой тип удобрения вам нужно. Искусственные азотные удобрения имеют тенденцию снижать pH. Вступая в контакт с водой, органические удобрения будут окислять почву из-за высокого содержания растворимых органических кислот.

 

Доступность питательных веществ

 

Растения не могут поглощать питательные вещества, если рН почвы слишком низкий или слишком высокий. Когда pH почвы отключен, питательные вещества, такие как кальций и фосфор, будут связываться с другими веществами в почве и растения не смогут усвоить то, что им нужно для роста.  Большинство питательных веществ усваивается, когда почва слабокислотная. Если pH слишком низкий, то алюминий становится несвязанным и токсичным для растений. Если pH слишком высокий, то питательные вещества, такие как железо, становятся связанными. Без адекватного усвоения железа растения теряют хлорофилл и начинают желтеть. В слишком щелочных почвах также может происходить отравление молибденом, что вызывает задержку роста сельскохозяйственных культур.

 

Диапазоны pH почвы, наиболее подходящие для некоторых растений

 

В более кислом грунте, как правило, хорошо произрастают яблони (pH 5-6.5), картофель (4.5-6) и орхидеи (pH 4.5-5.5). Растения, предпочитающие щелочь – это акация и ореховые деревья (рН 6-8).  Чтобы определить наилучший pH для ваших нужд, проведите небольшое исследование типа растений, которые вы хотите вырастить. Естественная почва обычно имеет pH от 4 до 8. Если pH вашей почвы не соответствует оптимальному диапазону растений, вам нужно обработать почву. Популярными вариантами лечения излишней кислотности являются известь, карбонат кальция и измельченная яичная скорлупа. Если почва слишком щелочная, то можно добавить гипс, сульфат железа, серную кислоту или хлорид кальция.

 

Снизить уровень pH может помочь частое орошение почвы. Однако будьте осторожны, чтобы не поливать растения чрезмерно, если обработка почвы происходит на засаженной территории. Это может привести к возникновению заболеваний, а питательные вещества могут быть разбавлены или смыты.

 

Как проверить pH почвы

 

Двумя основными способами проверки pH образцов почвы являются тестирование выборки и прямое тестирование почвы. Важно, чтобы образцы почвы и испытания проводились в тех же местах и ​​каждый раз одинаково.

 

Метод выборки позволяет измерить всю площадь посадок всего одним тестом. Для репрезентативной пробы следует собрать немного почвы с испытательной площадки, взять однородный образец и добавить равные части почвы и дистиллированной или деионизированной (DI) воды в соотношении 1:1. Таким образом, для 25 граммов почвы вы бы добавили 25 мл воды. Размешайте образец в течение 5 секунд и оставьте на 15 минут. Затем начните перемешивать его снова через 15 минут, после этого можно провести измерение.

 

 

Прямое тестирование pH почвы дает преимущество в том, что не нужно брать образцы почвы, потому что pH тестируется прямо в земле. Для исследования сначала проделайте отверстие в почве, используя шнек или линейку. Каждый раз при тестировании  отверстие должно быть одинаковой глубины, это поможет избежать несоответствия в измерениях. Добавьте в отверстие немного дистиллированной или деионизированной воды, почва должна быть влажной, но не пропитанной водой. Вставьте тестовый прибор в отверстие и дайте показаниям стабилизироваться.

 

Основные инструменты тестирования pH почвы

 

Теперь, когда мы изучили почву и выяснили, насколько важен её рН, поговорим о том, какие инструменты вы можете использовать для измерения рН почвы. Мы сузили их до четырех основных групп: тест-полоски, наборы химических тестов, цифровые карманные тестеры и портативные счётчики.

 

Тест-полоски pH

 

Тест-полоски pH (лакмусовая бумага) – это бумажные полоски, насыщенные pH-чувствительными красителями. При воздействии вещества полоски меняют цвет относительно pH этого вещества. Изменение цвета соответствует таблице цветов, поставляемой с тест-полосками. Это быстрый, простой и недорогой метод тестирования, но у него есть некоторые недостатки. Например, «грязный» цвет почвы может испачкать тест-полоски и затруднить их чтение. Кроме того, цветовосприятие является субъективным, что приводит к противоречиям. Также тест-полоски обладают разрешением только 0.5 единиц pH, что означает получение лишь приблизительных результатов.

 

Наборы химических тестов

 

Химические тест-наборы похожи на тест-полоски своей простотой и дешевизной, однако также имеют ряд недостатков. Поскольку метод основан на цветовом восприятии, то показания также могут быть субъективными. Разрешение тест-наборов составляет диапазон между 1 и 0.5 pH, и это означает, что вам нужно купить множество наборов для тестирования различных типов почвы, или при первичном тестировании нового участка.  Кроме того, количество проводимых тестов ограничено составом реагентов. Как правило, одного набора хватает на 1-10 измерений. И, наконец, утилизация многих химикатов может создать проблему, так как не все они могут быть вылиты в обычную канализацию.

 

Цифровые карманные тестеры

 

Карманные тестеры pH почвы – это цифровые портативные измерительные приборы, в которых для измерений используется pH-электрод, интегрированный в прочный корпус тестера и обеспечивающий гораздо большую точность, чем тест-наборы или полоски. Результаты измерений отображаются на ЖК-экране. Для дополнительной уверенности в стабилизации значений выбирайте тестеры с индикатором стабильности. С карманным тестером вам больше не нужно беспокоиться о субъективности тестов. Многие из них также имеют гораздо более высокое разрешение и точность: как правило, между 0.1 и 0.01 единиц рН. Они управляются одной-двумя кнопками и легко применяются в полевых условиях. Некоторые тестеры водонепроницаемы или имеют прочные корпуса, что позволяет проводить испытания во влажной среде. Некоторые тестеры почвы также имеют автоматическую температурную компенсацию, функцию, которая позволяет устройству исправлять ошибку влияния температуры на показания.

 

Удобные карманные инструменты требуют немного больше опыта в работе и должного уходе. Вам понадобятся специальные растворы для калибровки, увлажнения и очистки электрода.

 

Портативные измерители pH почвы

 

Портативные тестеры – это следующее «поколение» измерителей рН почвы, удобный способ получить лабораторную точность при полевых испытаниях. Портативные pH метры немного больше карманных, но зато предлагают множество функций, от многопараметрического тестирования до регистрации данных.

 

Все портативные pH метры имеют АТС и обладают разрешением до 0.001 единиц рН. Это повышает точность показаний. Также некоторые из этих измерителей способны предоставлять возможности для подробного анализа и включают дату, время, результаты калибровки и т. д., что придаёт показаниям системность. Некоторые обладают также встроенной функцией диагностики электродов, а чтобы не заблудиться в изобилии функций, можно воспользоваться кнопкой HELP. На рынке также существуют отдельные электроды, которые напрямую без корпуса подключаются к смартфону или планшету без проводов. Это обеспечит точность портативных измерителей, и при этом меньшие габариты. Для ухода, хранения и калибровки вам также понадобятся специальные решения.

 

Уход за pH-электродом для тестирования почвы

 

Правильный уход и обслуживание вашего pH электрода имеет важное значение. Соответствующий уход за электродами продлит срок его службы. Три основные концепции обслуживания электродов – это их регулярная очистка, частая калибровка и правильное хранение.

 

Регулярная чистка

 

При тестировании pH почвы важно правильно очистить pH электрод, так как почва может засорить соединение. Если почва застряла на электроде, не вытирайте её, а вместо этого промойте электрод дистиллированной водой. Если это не помогло, то замочите его в чистящем растворе, специально разработанном для чистки отложений почвы или гумуса.

 

Очистка электрода обеспечит максимальную эффективность и точность при измерении pH. После использования очищающего раствора электрод следует поместить в раствор для хранения не менее, чем на один час, прежде чем использовать его снова. Чистящие растворы доступны в одноразовых пакетах, а также бутылках. Чтобы очистить электрод, заполните ёмкость деионизированной или дистиллированной водой, прополосните ею электрод и осторожно встряхните его, чтобы удалить остатки воды. Электрод готов к использованию или хранению. Для более глубокой очистки (при необходимости) промойте датчик дистиллированной водой и поместите в чистящий раствор для отложений почвы или гумуса, как минимум, на 15 минут, а затем выньте и промойте дистиллированной водой и поместите в раствор для хранения не менее чем на час, прежде чем использовать его снова.

 

Частая калибровка

 

Калибровка электрода даст наибольшую точность при тестировании pH. Она поможет исправить ваш электрод, так как его отклик со временем меняется из-за старения и других факторов. Важно откалибровать датчик по крайней мере до двух точек pH, которые соответствуют ожидаемому значению pH. Брекетинг означает простую калибровку по одной точке pH ниже ожидаемого диапазона и по одной точку pH выше него (например, если ожидаемое значение pH составляет 8.6, то следует использовать буферы pH 7 и 10).

 

Для калибровки ополосните электрод дистиллированной водой, разорвите одноразовый пакет с раствором, войдите в режим калибровки на вашем рН метре и окуните датчик в пакет. Дайте показаниям стабилизироваться и оцените результат калибровки. Затем выньте и снова промойте электрод и повторите эти шаги для других буферов рН. По окончании процесса выйдите из режима калибровки. Если используется бутылка с раствором, то перелейте часть его в чистый стакан, поместите туда магнитную мешалку и перемешивайте буфер во время измерения.

 

Каждый раз для новой калибровки рекомендовано использовать новые pH буферы. Это гарантирует точность результатов.

 

Правильное хранение

 

Правильное хранение электрода в первую очередь означает правильное увлажнение –  постоянное содержание электрода в специальном растворе для хранения. Хранение в других жидкостях, таких как дистиллированная или деионизированная вода, может повредить стеклянную колбу и вызвать медленный отклик и неточные показания pH.

 

Повреждение электрода, вызванное его неправильным хранением, может быть восстановлено в многоразовом электроде путём его заполнения свежим электролитом, а затем повторной гидратацией в растворе для хранения.

 

Итак, какой бы сложной ни была ваша почва, тестирование рН не должно представлять затруднений. Ведь варианты измерения pH столь же разнообразны, как и различные типы почв, и теперь, прочитав эту статью, вы сможете без особого труда выбрать тот, который наилучшим образом подходит именно вам.

 

По материалам статьи Элисон Хаббард. Эллисон окончила Брайантский университет со степенью магистра в области глобальных экологических исследований. Она увлечена природой и тем, как наука связана с окружающим миром. В компании Hanna Instruments она оказывает широкую поддержку клиентам и сотрудникам, проводя  тренинги и исследования, а также оказывая техническую поддержку. С Эллисон можно связаться по адресу [email protected]

портативные электронные pH-метры для воды и почвы, промышленные и другие модели. Принцип их работы. Как ими пользоваться?

На данный момент многих интересует, что это такое pH-метры, какими они бывают, для чего предназначены, как именно пользоваться подобными приборами? Прежде всего следует отметить, что с необходимостью проводить максимально оперативное определение активности ионов водорода, то есть, кислотности приходится практически ежедневно сталкиваться представителям самых разных отраслей.

В таких ситуациях и приходят на помощь упомянутые современные измерительные устройства, активно эксплуатируемые практически для любой среды, включая даже жидкости человеческого организма.

Что это такое?

Изначально необходимо уточнить, что речь пойдет о высокоточном лабораторном и бытовом оборудовании. Главная задача подобных электронных устройств – это измерение водородного показателя (уровня рН). Последний представляет собой характеристику активности ионов Н в различной среде (пищевая продукция, различные растворы, сырье, вода) и производственных системах, функционирование которых предусматривает наличие постоянного контроля всех процессов.

Промышленные рН-метры, характеризующиеся максимальной точностью, используются, например, для эффективного мониторинга состояния растворов разделение плутония и урана. В подобных ситуациях требования, предъявляемые к корректности работы измерительной техники без дополнительной калибровки, являются более чем высокими. Однако независимо от назначения, для всех рассматриваемых приборов характерен одинаковый принцип устройства.

При этом конструкции могут быть:

• с интегрированным контрольным измерительным электродом;
• с отдельным выполненным указанным элементом;
• перезаряжаемые;
• без функции перезарядки.

В подавляющем большинстве случаев бытовые модели импортных марок представляют собой неперезаряжаемые датчики, имеющие встроенный электрод. Приборы с опцией перезарядки встречаются намного реже. РН-метры отечественного производства (некоторые еще советской разработки) – это перезаряжаемые приборы с отдельным контрольным электродом. Стоит отметить, что данный вариант является более экономичным, поскольку предусматривает возможность существенного сокращения эксплуатационных расходов.

Главным и наиболее существенным минусом современных устройств стало постепенное появление и накапливание микротрещин на стеклянной части и забивание микропор.

Эффективно избавиться от большинства органических и неорганических загрязнений помогает раствор соляной кислоты.

Стоит учитывать, что большое количество микротрещин и наличие загрязнений, инертных к хлорированию, неизбежно отразятся на точности показаний прибора. Важно также помнить, что при длительных перерывах в его эксплуатации возможно изменение пористости стекла и старение.

Указанные изменения можно достаточно успешно нивелировать регулярной и качественной очисткой, а также периодической калибровкой. Однако если состояние измерительного элемента уже не позволяет выставить полученное в процессе корректировки значение, то электрод следует утилизировать. Помимо всего прочего, при эксплуатации старых рН-метров необходимо принимать во внимание еще один важный момент. При максимально четких показаниях растворов, используемых в процессе калибровки, возможно появление такого явления, как дрейф параметра. Это является показателем для замены мембранного элемента или же всего электрода целиком.

Принцип работы

Как известно, химики уже давно освоили технологию, позволяющую с максимальной точностью определять кислотность практически любых растворов. Речь идет, прежде всего, о качественных реакциях и изменениях цвета индикатора, в число которых входит, к примеру, фенолфталеин. Однако это не всегда эффективно работает на практике. Имеется в виду необходимость получения максимально точных данных о состоянии той или иной среды и ее постоянный контроль для своевременной коррекции при осуществлении производственных процессов. Именно с этой целью и разрабатывались в свое время устройства, анализирующие водородный показатель.

По своей сути и с учетом схемы действия, каждый pH-метр – это прибор, который измеряет показатели разности потенциалов. Речь в данном случае идет об ЭДС (электродвижущей силе) в электрохимической системе, включающей в себя 2 электрода и непосредственно саму исследуемую среду.

Стоит отметить, что показатель рН пропорционален ЭДС, а само измерительное устройство при этом выполняет функции адаптированного к конкретной задаче вольтметра.

Отличие заключается в том, что его шкала показывает не вольты, а искомый уровень активности ионов водорода. Как правило, описываемые образцы современной измерительной техники представляют собой конструкцию, основными элементами которой являются 2 электрода, а именно:

• основной, выполненный из стекла и имеющий большое сопротивление;
• дополнительный хлорсеребряный.

Важным моментом является то, что главное и самое жесткое требование предъявляется к внутреннему сопротивлению электрода, выполняющего функции зонда. У исправного РН-метра данный показатель должен составлять как минимум 1011 Ом. Не секрет, что электродвижущая сила напрямую зависит от температуры. Исходя из этого, схемой каждого прибора предусмотрена так называемая термокомпенсация анализируемых данных при температурах, отличающихся от стандартного показателя в +25 градусов. Важно помнить, что для максимальной точности измерений рекомендуется фиксировать результаты именно при таком температурном режиме.

Нередко можно встретить pH-метры, используемый для воды, почвы и другой среды, с интегрированным термометром, контролирующим ее состояние.

Для чего используется?

Современные модели рН-метров, характеризующиеся универсальностью, находят широкое применение в самых разных сферах и отраслях. Эти приборы применяются везде, где требуется быстрый и точный контроль состояния среды.

• В производственных отраслях (косметическая, фармакологическая, пищевая, топливная и нефтехимическая сферы). В частности, устройства стали незаменимыми при производстве ГСМ и лакокрасочных изделий.
• В испытательных и научных лабораториях различной специализации.
• При контролировании технологических процессов, которые должны в полной мере соответствовать определенным стандартам. Речь идет, прежде всего, о нефтехимическом и целлюлозно-бумажном производстве. Помимо этого, pH-метры используют для проверки сточных вод.
• В судмедэкспертизе и диагностике.
• В ситуациях, при которых требуется качественный экологический мониторинг. Имеется в виду контроль состояния воды и почвы в рамках охраны окружающей среды.
• В медицине.

Компактные мобильные приборы активно эксплуатируются не только на производствах и в лабораториях. Такие модели подходят для проведения тестов в полевых условиях. Переоценить важность как самих подобных исследований, так и используемого при этом оборудования невозможно. Своевременные профилактические меры позволяют предотвратить негативные последствия и существенно сократить финансовые расходы. К примеру, объективная оценка состояния воды для бассейна с максимально точными показателями кислотности поможет вовремя привести все параметры в норму.

Все чаще рН-метры стали появляться и в быту. Так, с их помощью в любой момент можно без труда измерить кислотность любых продуктов. Особого внимания заслуживает актуальность подобных измерительных устройств для сельскохозяйственной и пищевой отраслей.

С учетом эксплуатационных качеств приборы эффективно используются:

• садоводами;
• компаниями, специализирующимися на реализации мяса;
• представителями сыроварной сферы;
• пивоварнями и производителями соков;
• рыбными хозяйствами.

Естественно, это неполный перечень возможной эксплуатации современных РН-метров. Они давно доказали свою эффективность, став незаменимым инструментом специалистов. В свою очередь, производители активно работают над расширением модельных рядов.

Обзор видов

Сейчас на рынке представлен широкий ассортимент цифровых измерительных приборов, относящихся к рассматриваемой категории. При этом в каждой отрасли используются разные виды устройств, которые могут быть:

• бытовыми, включая карманные;
• профессиональными, используемыми в различных лабораториях;
• стационарными (промышленными).

Портативные рН-метры являются приборами, которые не зависят внешних ИП. Именно в этом заключается их главное отличие от стационарных устройств. Естественно, в перечень ключевых конкурентных преимуществ входят максимальная мобильность и простота эксплуатации. Данная разновидность оборудования широкого и эффективно используется специалистами пищевой промышленности, в частности, для обследования молока, сыра, мяса и другой пищевой продукции.

Нередко портативные приборы оснащаются коническим измерительным электродом, позволяющим работать как с жидкой, так и полутвердой средой. Лабораторные и промышленные образцы техники отличаются максимальной точностью показателей. Современные модели оборудованы цифровыми измерительными элементами (электродами).

Параллельно эти приборы характеризуются широким диапазонам производимых измерений. Их применяют для определения водородного показателя (кислотности) в процессе исследования любых растворов, независимо от особенностей среды.

Лучшие модели

Оказавшись перед выбором конкретной модели, неизбежно приходится мониторить актуальный перечень вариантов, представленных на рынке. При этом рекомендуется подробно изучить технические характеристики и эксплуатационные качества разных устройств. Стоит учитывать, что разнообразие доступных вариантов позволяет сделать оптимальный выбор в каждом конкретном случае. В то же время некоторым достаточно тяжело ориентироваться в расширенном ассортименте.

На помощь в затруднительных ситуациях приходят качественные обзоры наиболее популярных моделей измерительных приборов, которые публикуются на многих специализированных сайтах и тематических форумах.

Отталкиваясь от технических характеристик РН-метров и соответствующих отзывов, можно выделить следующие варианты.

• Testo-205 – прибор, представляющий собой максимально надежное электронное устройство, широко используемое в современной пищевой промышленности. Эти РН-метры применяются для определения кислотности мяса, рыбы, сыров и других продуктов. Оборудование имеет влагозащищенный корпус и оснащается переменным зондом с датчиками. Максимально точные показатели обеспечиваются наличием дополнительных чувствительных сенсоров.

• Testo-206. В данном случае речь идет о целой линейке устройств для исследования жидкой и полутвердой среды. Помимо этого, в серии представлены модели, имеющие универсальные разъемы для зондов.

• PH-150 МИ – прибор, предназначенный для измерения кислотности и температуры питьевой и технической воды, а также стоков, объектов окружающей среды и пищевой продукции. Микропроцессорная модель, практически не имеющая конкурентов с точки зрения соотношения цены и качества, находит широкое применение в медицине, химической промышленности, биологии, фармацевтике, косметологии, сельском хозяйстве и других сферах.

• PH-301 – универсальное измерительное устройство, относящееся к категории портативных рН-метров. Оно совместимо практически со всеми существующими электродами и имеет прочный корпус, выполненный из качественного пластика.

• Hanna (Chaecker) – приборы, обеспечивающие возможность измерения водородного показателя в диапазоне от 0 до 14 как в лабораторных, так и полевых условиях. Одними из основных отличительных черт моделей являются сравнительно небольшой вес и компактность.

Сейчас на рынке активно растет популярность рН-метров, выпускаемых под известным брендом Xiaomi. Речь в данном случае идет об универсальных образцах измерительной техники, характеризующейся высокими стандартами качества при доступной стоимости.

Отдельного внимания заслуживают представители модельного ряда Mettler Toledo, в который входят лабораторные и компактные приборы. Модель КС-300 можно назвать «4 в 1», поскольку это оборудование предназначено для измерения кислотности, температуры, влажности и освещенности среды.

Как выбрать?

С учетом всего уже изложенного можно разделить все существующие pH-метры на 2 основные категории – это портативные устройства и стационарное оборудование. При выборе конкретной модели следует принимать во внимание, что в первом случае имеются в виду компактные приборы с небольшим весом и размерами.

vМногие из них легко помещаются даже в кармане. Естественно, это далеко не единственный критерий, по которому следует оценивать доступные на рынке образцы измерительных устройств.

К наиболее значимым параметрам относятся следующие моменты.

• Стандарты и эффективность защиты прибора от воздействия влаги, пыли и попадания различных механических частиц. На данный момент производители предлагают модели без защиты, с защитой ip65 (аппарат может работать под струями воды), 57 (частичная защита от пыли и возможность кратковременных погружений) и 67 (наиболее эффективный уровень, исключающий попадание пыли и допускающий кратковременные погружения прибора в воду). Необходимо помнить, что данная характеристика влияет на стоимость рН-метра.
• Наличие функции калибровки в автоматическом режиме.
• Количество точек для осуществления правильной и качественной калибровки. Чаще всего рассматриваемые приборы настраивают на одной или двух точках. Реже встречается калибровка, производимая по трем точкам. Естественно, чем больше этих точек, тем точнее будут в итоге показания. При этом специалисты рекомендуют делать выбор в пользу «золотой середины».
• Наличие интегрированного температурного датчика.
• Разрешение (до сотых или до десятых).
• Тип измерительного электрода (сменный или нет). Конструкции части моделей предусматривают возможность замены данных элементов в случае их повреждения. В то же время разбить его достаточно сложно, и поэтому чаще всего возникают проблемы с микросхемой, а не с электродом.
• Функциональность устройства. Речь идет об универсальных моделях, совмещающих в себе функции сразу нескольких измерительных приборов. Такие образцы оборудования способны помимо кислотности определять еще целый перечень показателей, включая температуру, влажность, освещенность и прочее. Важно учитывать, что в отличие от простых моделей, такие аппараты имеют более высокую стоимость.

Возвращаясь к стационарному оборудованию, используемому в промышленных условиях и лабораториях разной специализации, стоит обратить внимание на его достаточно большой вес и крупные габариты. Такие модели оснащаются сменными измерительными электродами и, как правило, запитываются от электросети.

При их выборе учитываются такие же критерии, как и в ситуациях с портативными приборами.

Как пользоваться и хранить?

Главная задача всех рН-метров – это определение показателей активности ионов водорода в гидропонных растворах. Речь идет о жидких измерителях уровня РН, лакмусовых бумажках (индикаторах) и электронных устройствах. Если в первых двух случаях все предельно ясно, то для последней категории существуют специальные инструкции по эксплуатации.

Прежде всего следует запомнить, что главным элементом всех измерительных приборов описываемой категории является стеклянный электрод. К сожалению, он имеет свойство стареть при длительных перерывах в использовании. В результате показания прибора утрачивают свою точность. С учетом данной особенности необходимо уделять особое внимание правильной эксплуатации, обслуживанию и хранению pH-метра.

Описываемые образцы современной измерительной техники эксплуатируются очень часто, поскольку кислотность исследуемой среды способны часто и существенно изменяться. Перед каждым использованием прибора делают забор исследуемого материала. Отобранный раствор наливают в чистую емкость и помещают в него измерительный электрод. При этом показания на экране сначала будут активно изменяться. Однако буквально через несколько секунд цифры перестанут мелькать и остановятся, продемонстрировав результат измерений.

Получив требуемые показания, необходимо позаботиться о чистоте прибора. Его следует тщательно промыть чистой, желательно проточной водой. После этого РН-метр помещают в специальный раствор для хранения. Подобный подход позволяет максимально продлить срок эксплуатации устройства и обеспечить его точность. Независимо от условий эксплуатации и при правильном уходе все измерительные приборы для определения кислотности периодически требуется калибровать.

Как правило, в процессе постоянных исследований химического состава той или иной среды подобную процедуру осуществляют дважды в месяц. При этом важно помнить о правильном хранении оборудования.

За сутки до предстоящей калибровки оборудование помещают в дистиллированную воду. Для проведения процедуры потребуется специальное вещество с определенной кислотностью, именуемое фиксаналом. Его растворяют в дистиллированной воде до необходимой концентрации. Для этого в стеклянной колбе располагают воронку, внутри которой вскрывается ампула с фиксаналом, после чего его смывают со стенок. Вода при этом доливается до отметки в 1 литр. Полученный раствор настаивается в течение одного часа. Можно воспользоваться уже готовым раствором. В ситуациях с одноточечными приборами для калибровки потребуется фиксанал с кислотностью 6,86, а сам процесс включает в себя следующие шаги:

• прибор помещается в подготовленный раствор;
• за счет вращения винта добиваются совпадения показаний РН-метра с уровнем кислотности фиксанала.

Двухточечные модели отличаются максимальной точностью результатов измерений. Подобные эксплуатационные свойства обусловлены возможностью более точной настройки по двум точкам. Калибровка в подобных случаях предусматривает 2 этапа. Изначально происходит настройка с помощью одного винта, как в ситуации с одноточечным рН-метром. Затем при помощи второго винта добиваются совпадения показателей по второй точке, которую называют линией соответствия.

Помимо всего уже перечисленного, следует акцентировать внимание на том, как правильно хранить рН-метр. Важно учитывать, что продолжительное бездействие и пересыхание максимально негативно отражаются на эксплуатационных свойствах прибора. Именно поэтому настоятельно рекомендуется помещать устройство в специальные растворы для хранения электродов. Речь идет о дистиллированной воде или воде, показатель кислотности которой составляет 3-4 единицы.

В следующем видео вас ждут выбор, обзор и правильная калибровка рН-метра.

Самодельный Ph-тест для аквариумной воды — Начинающим аквариумистам

 

Здравствуйте, дорогие аквариумисты!

самодельный Ph-test

Что такое Ph? Это показатель кислотности воды. В повседневной жизни редко кто проверяет воду на кислотность. А вот каждый уважающий себя аквариумист просто обязан проверять воду в кране, поскольку, именно её он будет использовать в качестве окружающей среды для своих рыбок. Как это можно сделать?

На данный момент, в специализированных магазинах, продаются специальные Ph-тесты. Что они из себя представляют? Ну, это такие полоски бумаги, которые, при контакте с водой, окрашиваются в определенный спектр цвета. И каждый спектр цвета соответствует своему показателю кислотности (Ph).

Вроде бы всё в порядке, вопрос решен и можно идти покупать эти самые тесты. Но есть один нюанс: цена! Стоимость этих PH-тестов довольно высока. Да и зачем тратить кучу денег, если можно изготовить подобный тест-индикатор в домашних условиях, затратив при этом сущие копейки? Ну, хорошо, не копейки, а рубли, но в разумных пределах. Сколько именно? А ровно столько, сколько стоит…кочан красной капусты! Удивлены? Ещё бы: я и сам удивился, насколько мы, славяне, умная нация! Но хватит комплиментов: переходим к изготовлению теста. Итак!

Как я только что говорил, вам необходимо купить небольшой (0,5-1кг) кочан красной капусты. Повторяю: именно КРАСНОЙ капусты, никакая другая капуста для этой цели не годится!

Приносим капусту домой. Теперь берем нож и шинкуем капусту. Нашинкованную капусты складываем в кастрюлю и заливаем водой. ставим на средний огонь. Как только вода закипит — делаем слабый огонь и варим капусту в течение получаса. Спустя тридцать минут выключаем огонь и даем кастрюле остыть до комнатной температуры. Остыла? Хорошо. Теперь необходимо несколько раз отфильтровать полученный капустный отвар, чтобы избавиться от осадка. Для этого возьмите какую-нибудь емкость, накройте её марлей и процедите через марлю капустный отвар. Всё, что осталось о капусты можете съесть (а чего, вареная капуста довольно вкусная штука).

Теперь берем бумагу для принтера и режем её на длинные полоски. Нарезайте штук сто: чтобы надолго хватило! Эти полоски опустите в капустный отвар и оставьте их там на два-три часика. Спустя время осторожно извлеките их из отвара и разложите на какой-нибудь плоскости (на подносе, например) для просушки. На момент высыхания Ваш Ph-тест (тестовые полоски) станет сероватого или серо-голубого цвета. (Кстати, отвар от красной капусты будет иметь вообще черный цвет).

Когда полоски высохнут, можно приступить к их проверке. Понятное дело. что у вас нет в наличие измерительной (сравнительной) спектральной шкалы с показателями кислотного уровня. Но это не проблема, так как её просто смастерить самому. Возьмите линейку и кусок плотного белого картона. От этого картона вы должны отрезать полоску, длиной 15 сантиметров. Затем, проставьте на полоске измерения (через каждый сантиметр) от 1 до 15 (короче, сделайте нарисованную линейку, что непонятно?).

Возьмите цветные карандаши (или фломастеры). А теперь — внимание: заштрихуйте красным цветом расстояние от 1 до 4 см; далее, возьмите малиновый цвет и заштрихуйте расстояние от 4 до 8 сантиметров; далее — фиолетовый, от 8 до 9; далее — синий, от 10 до 11; потом зеленый, от 12 до 13; и, наконец, желтый, от 13 до 15. Вот у вас получилась спектральная шкала. Каждый спектр цвета соответствует уровню кислотности (Ph). Примерно это выглядит так: от 1 до 6 — кислая вода; от 6 до 8 — нейтральная; от 9 до 12-13 — оптимальная (базовая, фундаментальная). Как правило, желтый спектр индикатор не показывает.

Дабы закрепить Вашу уверенность в рабочем состоянии самодельного Ph-теста, предлагаю протестировать полоски на уксусе (полоска должна стать красного спектрального цвета, что соответствует цифре 2 вашей спектральной шкале), соде (полоска должна стать фиолетового оттенка, ну, или очень близкой к фиолетовому — всё-таки Ph-тесты у нас самодельные. Поэтому, 100% соответствие ждать не надо. При этом показатель (цветовой оттенок) спектра соды равен будет 5-8), молоке (цвет — малиновый или же марганцевый). При этом цифровое значение должно быть около 6-7 (у молока показатель Ph 6,8).

Надеюсь, что эта статья поможет Вам в решении тестирования кислотности воды.

Всего Вам доброго и до новых встреч!

Рекомендации по использованию PH метров

Калибровка и уход за pH-метром

Будь то в почве, в воде или в гидропонном растворе, измерение уровней pH является важнейшим аспектом успешного садоводства. Здоровый рост растений зависит от правильной среды для ваших фруктов, овощей и декоративных растений. И точно так же, как и корректировка уровня pH в почве или воде может помочь развитию растения, неправильный уровень pH может привести к его болезни или даже к смерти.

Что такое pH?

PH – это аббревиатура «водородного показателя», который указывает на кислотные или щелочные (основные) свойства вещества. Стандартная шкала pH (иногда называемая шкала кислотности или щелочности) имеет значения от 0 до 14, хотя эти уровни могут быть превышены. Чем выше pH, тем более щелочным является вещество. Чем ниже pH, тем более кислотным является вещество. А уровень pH 7,0 имеет нейтральную кислотность и щелочность. Пояснение для всех начинающих садовников: «Кислота» является опасным веществом, однако, вещество, являющееся слишком щелочным, может быть столь же опасно для людей и растений. Знали ли вы, что уровень pH отбеливателя составляет 12,0 –12,.6?

Как можно измерить pH?

Хотя невозможно визуально определить уровень pH жидкости, pH почвы очень часто будет влиять на ее цвет. Почва зеленоватого оттенка обычно является более щелочной, в то время как почва желтого или оранжевого оттенка обычно бывает более кислой. pH почвы можно измерить с помощью набора для анализа pH или с помощью прибора, который специально предназначен для проверки почвы.

Уровень pH жидкости может быть измерен с помощью реактивов, нанесенных на бумажные полоски, или в виде капель жидкости, или с помощью цифрового pH-метра. В тестовых полосках (индикаторной бумаге) и каплях реагента используются методы сравнения цветов. Хотя изначально они являются недорогими, в конечном итоге, они обойдутся дороже, чем pH-метр. Более того, и у индикаторной бумаги, и у капель есть срок годности, они не обеспечивают максимальную точность, и сравнение цветов может толковаться по-разному. Например, большинство полосок демонстрируют увеличение уровней pH с интервалом в 0,5. Получается, что при использовании индикаторной бумаги для измерения pH, разница между pH 7,0 и pH 8,0 будет представлять собой всего два разных оттенка розового. А что делать в таком случае, людям, страдающим дальтонизмом? Цифровой pH-метр, с другой стороны, оснащен экраном для отображения уровня pH, следовательно, не требуется никакого толкования: пользователь просто погружает прибор в раствор и просматривает показание.

Необходимо отметить, что pH-метры для почвы и жидкости имеют совершенно разные датчики, которые необходимо использовать соответствующим образом. Убедитесь в том, что выбранный вами прибор соответствует вашим нуждам.

Принцип работы pH-метров?

Несмотря на то, что существуют различные виды приборов для измерения уровня pH, от недорогих карманных до лабораторных моделей, наиболее распространенные pH-метры оснащены стеклянным электродом и контрольной трубкой. Прибор для измерения уровня pH измеряет активность ионов водорода, вырабатывая небольшое напряжение на электроде и в контрольной трубке. Затем, прибор преобразует это напряжение в значение pH и отображает его на цифровом дисплее.

Кроме того, многие цифровые pH-метры оснащены встроенным термометром, который обеспечивает автоматическую компенсацию любых отклонений от базового значения в 77ºF (25°C). Данная функция называется автоматическая температурная компенсация (АТК).

Что такое калибровка PH метра и почему она необходима?

Калибровка похожа на настройку, и точно так же, как музыкальный инструмент нуждается в периодической настройке, так и измерительный прибор должен быть надлежащим образом откалиброван для получения точных результатов измерений.

Единственно верным способом определения правильности калибровки pH-метра является сравнение его с сертифицированным стандартным эталонным значением, более известным как «буферный раствор». Буферные растворы – это жидкость, однако их также можно приобрести в виде порошка и смешать с дистиллированной или деионизированной водой, чтобы каждый раз создавать свежую порцию.

Калибровку любого измерительного прибора следует выполнять как можно ближе к уровню, который будет проверяться. При проверке диапазона, калибровку прибора необходимо выполнить в середине этого диапазона. Например, для получения наиболее точных результатов при проверке кислого раствора pH-метр должен быть откалиброван значением pH 4,0. Большинство типов воды оказывается в диапазоне значений от pH 6,0 до pH 8,0. Поэтому для проверки pH воды калибровки вашего прибора значением pH 7,0 будет достаточно. Три наиболее распространенных уровня pH для калибровки: 4,0, 7,0 и 10,0. Эти точки охватывают диапазон значений pH от 0 до 14, однако, доступны и другие значения.

Для получения точных результатов pH-метру может потребоваться одно-, двух- или трехточечная калибровка. Калибровку некоторых приборов можно выполнить по одной точке, однако, производитель будет рекомендовать, по крайней мере, две точки для оптимально проверки. Различия обусловлены технологией прибора и типом используемого в нем электрода.

В pH-метре, будь то в аналоговом (стрелка указывает на уровень pH) или цифровом (уровень pH отображается в виде цифры на экране), предусмотрена функция аналоговой или цифровой калибровки. Аналоговая калибровка выполняется с помощью небольшой отвертки, которой выполняют корректировку показания до тех пор, пока оно не будет соответствовать значению буферного раствора. Цифровая калибровка выполняется путем нажатия кнопок «вверх» и «вниз» до тех пор, пока показание не будет соответствовать значению буферного раствора. В цифровом pH-метре может применяться аналоговая калибровка.

Некоторые приборы также предлагают автоматическую калибровку, в таком случае прибора автоматически распознает значение буферного раствора и сам себя откалибрует этим значением. Это, безусловно, самый простой способ калибровки, однако важно, чтобы в таких измерительных приборах также была предусмотрена функция ручной калибровки для точной настройки и/или устранения неисправностей.

Многие марки pH-метров проходят заводскую калибровку и немедленно готовы к использованию. Тем не менее, заводскую калибровку следует рассматривать в качестве удобства только для нескольких областей применения; калибровка может сместиться во время транспортировки, также возможно, что заводская калибровка может не достаточно хорошо подходить для ваших нужд. И, как уже отмечалось выше, в определенный момент всем pH-метрам требуется перекалибровка.

Независимо от того, какой способ калибровки используется в вашем приборе, всегда внимательно читайте руководство к вашему прибору и выполняйте калибровку в соответствии с рекомендациями производителя.

Для получения наилучших результатов калибровку pH-метра следует выполнять:

• • При регулярном использовании – не реже одного раза в неделю
• • В случае неиспользования – не реже одного раза в месяц
• • Если вы считаете, что показания неверны
• • При проверке агрессивных жидкостей (очень кислых или жидкости-основания)
• • При проверке разнообразных жидкостей (перемещение между кислотами и основаниями)
• • Всякий раз при замене датчика (электрода)

Как правильно ухаживать за pH-метром?

Несмотря на наличие общих методов технического обслуживания для pH-метров, каждая марка и производитель будет предъявлять свои собственные требования. Всегда следуйте указаниям для вашего прибора, и вы сможете пользоваться им в течение более продолжительного времени и с меньшим количеством проблем.

Помимо частой калибровки, надлежащая эксплуатация и обслуживание датчика pH обеспечит более продолжительный срок службы и более точные результаты. Во многих pH-метрах используются стеклянные датчики (электроды) и контрольные трубки, которые необходимо хранить в специально подготовленных растворах. При использовании карманного прибора, раствор для хранения часто будет находиться в защитном колпачке прибора. Не разлейте этот раствор, он вам нужен! Для большинства датчиков pH крайне важно, чтобы датчик хранился в увлажненном состоянии в соответствующем растворе.

Очищение большинства датчиков pH осуществляется путем их промывки в дистиллированной или деионизированной воде. Стряхните излишки воды и установите датчик обратно в раствор для хранения.

Срок службы большинства датчиков pH составляет примерно 1–2 года. Если вы получаете нестабильные показания и испытываете трудности с калибровкой, возможно, настало время заменить датчик (или ваш прибор, если в нем не предусмотрена возможность замены датчика).

Советы и рекомендации

• • Всегда изучайте руководство по эксплуатации прибора перед его использованием. Безусловно, инструкции могут быть скучными, однако они могут ответить на ваши вопросы, и эти вопросы помогут вам сохранить свой прибор
• • Периодически убеждайтесь в том, что ваш pH-метр правильно откалиброван
• • Если в защитном колпачке вашего карманного прибора предусмотрено наличие раствора для хранения, храните прибор в вертикальном положении для более эффективного смачивания
• • Никогда не прикасайтесь пальцами к электроду: кожные масла могут повлиять на показание и могут привести к необратимому повреждению датчика
• • Всегда слегка помешивайте прибором в воде или в растворе, чтобы удалить оказавшиеся в жидкости пузырьки воздуха
• • Никогда не храните pH-метр в условиях высокой температуры или влажности
• • Никогда не храните датчик pH в дистиллированной воде
• • pH-метр является чувствительным научным прибором, который требует соответствующего обращения.

6. Измерение pH (Водородного показателя) | 8. Применение электрических сигналов | Часть1

6. Измерение pH (Водородного показателя)

Измерение pH (Водородного показателя)

Во многих жидких химических процессах очень важным является измерение концентрации ионов водорода в жидком растворе, или измерение pH фактора. Раствор с низким значением pH называют «кислым», а с высоким pH — «щелочным». Общая шкала pH находится в диапазоне от 0 (сильная кислота) до 14 (сильная щелочь). Среднее значение pH7 означает нейтральную среду (чистая вода).

 

 

Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода. Вообще в химии буквой p принято обозначать величину, равную -lg, а буква H в данном случае обозначает концентрацию ионов водорода. Таким образом, рН является логарифмическим измерением количества молей ионов водорода (H⁺) на литр раствора. Кстати, префикс «p» применяется и в других типах химических измерений, где требуется логарифмическая шкала, например:  pCO2 (углекислый газ) и рО2 (кислород).

Логарифмическая шкала рН работает следующим образом: раствор с 10^-12 моль ионов Н⁺ на литр имеет рН 12; раствор с 10^-3 моль ионов Н⁺ на литр имеет рН 3. Вопреки распространённому мнению, pH может изменяться не только в интервале от 0 до 14, а может и выходить за эти пределы. Например, при концентрации ионов водорода [H⁺] = 10⁻¹⁵ моль /л, pH = 15, при концентрации ионов гидроксида 10 моль /л pOH = −1.

Несмотря на то, что показатель pH может быть измерен посредством изменения цвета некоторыми химическими порошками (хорошо знакомая вам из школьного курса химии «Лакмусовая бумажка»), непрерывный процесс мониторинга и контроля pH требует более сложного подхода. Наиболее распространенным подходом является использование специальных электродов — стеклянного и хлорсеребряного электрода сравнения, погруженных в исследуемый раствор. Электроды соединяются с pH-метром: электрический сигнал с них поступает в прибор. Между стеклянным электродом и электродом сравнения возникает разность потенциалов, пропорциональная водородному показателю:

 

 

Устройство и принцип действия pH электродов является очень сложной темой, поэтому здесь мы ее рассмотрим вкратце. Вам важно знать, что эти два электрода генерируют напряжение, прямопропорциональное показателю pH раствора. В нейтральной среде (pH = 7), напряжение между электродами будет равно нулю. В кислотной среде (pH < 7), произведенное электродами напряжение будет одной полярности, а в щелочной среде (pH > 7) его полярность будет противоположна.

Основная проблема конструкции электродов состоит в том, что один из них (измерительный электрод) должен быть изготовлен из специального стекла, выступающего в качестве ионно-селективного барьера, отсеивающего ионы водорода от других ионов, находящихся в растворе. Это стекло легируется ионами лития, что позволяет ему вступать в электрохимическую реакцию только с ионами водорода. Конечно, стекло нельзя назвать «проводником», оно скорее является очень хорошим диэлектриком, и это создает серьезную проблему в нашем намерении измерить напряжение между двумя электродами. Путь схемы от одного электрода, через стеклянный барьер и через раствор к другому электроду и обратно, обладает очень большим сопротивлением.

Другой электрод (электрод сравнения) представляет собой серебряную проволоку, погруженную в насыщенный раствор малорастворимого хлорида калия. Контакт электролита внутри электрода с исследуемым раствором осуществляется через электролитический ключ, он может быть сделан из любого химически устойчивого волокнистого материала (асбест, синтетическое волокно) или пористой керамики. Сопротивление этого контакта, как правило, относительно небольшое. Здесь вы можете спросить: а почему бы просто не опустить металлическую проволоку в раствор, чтобы получить электрическое соединение с жидкостью?  Все дело в том, что такая схема работать не будет по одной простой причине: металлы очень реактивны в ионных растворах, и могут произвести значительное напряжение по всей площади контакта с жидкостью. Вышеописанная конструкция позволит избежать создания такого напряжения, которое было бы ложно интерпретировано любым измерительным прибором.

На рисунке ниже представлено устройство измерительного электрода. Обратите внимание на тонкую, легированную литием стеклянную мембрану, с помощью которой генерируется pH напряжение:

 

 

На следующем рисунке показана конструкция электрода сравнения. В нижней его части находится химически устойчивый волокнистый материал (асбест, синтетическое волокно) или пористая керамика, которая служит электролитическим ключом между насыщенным раствором хлорида калия и исследуемой жидкостью:

 

 

Напряжение, создаваемое измерительным электродом, используется для измерения pH (водородного показателя) раствора. Это напряжение возникает между наружной и внутренней сторонами стеклянной мембраны. Появляющееся на внутренней стороне мембраны напряжение передается серебряной проволоке, а появляющееся на внешней стороне — тестируемому раствору. Потенциал электрода сравнения остается практически постоянным при изменении внешних условий и не меняется при изменении концентрации исследуемого раствора. Измерительный прибор регистрирует разность потенциалов между двумя электродами – измерительным и  сравнения. Сопротивление электрода сравнения относительно небольшое — всего несколько кОм, сопротивление же измерительного электрода, в зависимости от конструкции, может варьироваться от десяти до девятисот МОм. Поскольку ток в данной схеме проходит через сопротивления обоих электродов (а так же через сопротивление тестируемой жидкости), и эти сопротивления последовательны друг другу, общее сопротивление цепи будет больше любого из ее отдельных  сопротивлений.

Обычный аналоговый или даже цифровой вольтметр обладает слишком низким внутренним сопротивлением, чтобы измерить напряжение в такой цепи. Приведенная ниже схема типового включения электродов иллюстрирует данную проблему:

 

 

Даже очень небольшой ток, проходящий через высокие сопротивления каждого из компонентов этой цепи (особенно через стеклянную мембрану измерительного электрода), произведет относительно существенные падения напряжения на них, значительно уменьшив тем самым напряжение, регистрируемое вольтметром. Усугубляет положение тот факт, что дифференциал напряжения, произведенный измерительным электродом, очень маленький — в диапазоне нескольких милливольт (в идеале — 59.16 милливольт на одну единицу pH при комнатной температуре). Исходя из этого можно сделать вывод, что измерительный прибор, предназначенный для выполнения данной задачи, должен обладать высокой чувствительностью и очень большим входным сопротивлением.

Самый распространенный способ решения этой проблемы состоит в использовании измерительного прибора с входным усилителем,  обладающим высоким входным сопротивлением. Такой прибор позволяет измерить напряжение на электроде, забирая при этом минимальное количество тока от схемы. При использовании современных полупроводниковых компонентов, вольтметр с входным сопротивлением до 1017 Ом может быть построен без особых затруднений. Другой способ решения проблемы, редко используемый в настоящее время, заключается в использовании потенциометрического инструмента или инструмента нулевого балланса. Он тоже практически не забирает ток у схемы в процессе измерения. Если вы самостоятельно захотите проверить выходное напряжение между парой электродов, то при использовании стандартных измерительных приборов, легче всего это будет сделать вторым способом:

 

 

Регулируемый источник напряжения этой схемы нужно настроить таким образом, чтобы индикатор детектора «нуля» показал нулевое значение. Только после этого можно зафиксировать значение измеренного вольтметром напряжения.

Требования к соединительным проводам pH электродов еще более серьезные, чем к соединительным проводам термопар. Для обеспечения точного измерения они должны иметь чистые, надежные контакты и малую длину (10 метров и менее, даже при использовании позолоченных контактов и экранированного кабеля). Однако, все эти недостатки с лихвой компенсируются преимуществами: хорошей точностью и относительной технической простотой.

Не вдаваясь в тонкости химических процессов при измерении pH фактора, мы дадим вам несколько полезных советов:

• Все pH электроды имеют ограниченный срок службы, который зависит от их типа и интенсивности использования. В некоторых случаях срок службы электродов может составить всего один месяц, а в других — до одного года.
• Если измерительная система не в состоянии генерировать достаточное изменение напряжения при заданном изменении pH (около 59 милливольт на единицу pH), или не способна достаточно быстро реагировать на быстрое изменение pH тестируемой жидкости, то в этом виноват измерительный электрод, поскольку его стеклянная колба отвечает за генерацию напряжения, пропорционального уровню pH.
• Если измерительная система «дрейфует», создавая ошибки выраженные в смещении напряжения, то в этом, с большой долей вероятности, виноват электрод сравнения.
  
• В связи с нелинейным характером логарифмической шкалы (измерение pH является логарифмическим представлением концентрации ионов), изменение водородного показателя на одну единицу в верхней части диапазона (скажем от 12 до 13 pH) будет отличаться в количественном выражении химической активности от изменения водородного показателя на одну единицу в нижней части диапазона (например от 2 до 3 pH). Разработчики систем управления и обслуживающий персонал должны знать эту особенность в целях правильного управления процессом pH.
  
• Следующие условия являются опасными для измерительных (стеклянных) электродов: высокая температура, экстремальные значения pH, высокая концентрация ионов в растворе, трение, фтористоводородная или плавиковая кислота в растворе (она растворяет стекло), любые материалы на поверхности стекла.
  
• Любые изменения температуры в тестируемом растворе оказывают влияние как на показания измерительного электрода, так и на фактический pH жидкости. В целях компенсации влияния температуры на измерение pH могут использоваться сигналы от различных устройств измерения температуры.

В настоящее время ведутся исследования в области измерения pH, и некоторые из них весьма перспективны в плане преодоления традиционных ограничений  измерительных электродов. Одной из таких технологий является использование полевых транзисторов, позволяющих произвести электростатическое измерение напряжения, создаваемого ионопроницаемой мембраной. Несмотря на то, что эта технология имеет свои ограничения, она носит новаторский характер, и может оказаться более практичной в недалеком будущем.

что это, измерить (проверить, определить) в домашних условиях, как понизить в аквариуме высокий уровень пш, как повысить, кислотность, тесты

От показателя кислотности pH воды зависит качество и длительность жизни питомцев, а значит каждый аквариумист должен позаботиться и узнать подробнее о водородном показателе.

Что такое pH

Водородный показатель или pH — величина, обозначающая логарифм концентрации ионов водорода с отрицательным знаком. Если говорить проще, то водородный показатель — это количество моль на один литр ионов водорода. Водородный показатель зависит от количества моль, а значит уровень pH падает, т.к. количество моль ионов уменьшается, и уровень pH растет при увеличении количество молей.

Низкий уровень pH в аквариуме означает высокую концентрацию ионов водорода, а высокий уровень возникает при переизбытке ионов гидроксида, поэтому вода становится щелочной.

Шкала pH

pH воды в аквариуме колеблется от 0 до 14.

Название	Кислотность
Сильнокислая	0–2
Кислая	3–5
Слабокислая	5–6,5
Нейтральная	6,6–7,5
Слабощелочная	7,6–8,5
Щелочная	8,6–10
Сильнощелочная	10–14

Карбонатная жесткость kh

Карбонатная жесткость — мера жесткости жидкости, определяемая количеством карбонатных анионов, растворенных в воде карбонатов кальция и магния. Связь между pH и kh прямая и тесная, потому что от этого зависит показатель углекислого газа. Углекислый газ накапливается и вызывает заболевания рыб. При недостаточной аэрации или перенаселенности концентрация углекислоты становится опасной для рыб. Норма углекислоты составляет 2–3,5 мг/л.

Как pH влияет на жителей аквариума

Большинство видов рыб относятся к несоответствию кислотности воды в аквариуме, если разница не слишком значительная. Но при размножении, например, икромечущих рыб, обязательным условием успешного разведения считается снижение pH в аквариуме.

Но некоторым видам нужен особенный pH. Рыбы из Амазонки и Африки лучше чувствуют себя в подкисленной воде при водородном показателе меньше 7. Морские рыбы живут в более щелочной среде с уровнем кислотности 7,5–8.

При описании условий содержания часто упоминают жесткую или мягкую воду. Жесткой вода считается при водородном показателе больше 8,5, а мягкой меньше 6,5. Ни жесткая, ни мягкая вода не полезны, выбирать лучше промежуточные варианты.

Отрицательное действие оказывают аммиак и ионы аммония, которые сопутствуют высокой кислотности. Аммиак выделяется из жизнедеятельности рыб. Для снижения концентрации аммиака помогут мощные фильтры или замена части жидкости.

Аммиак с помощью бактерий преобразовывается в нитриты, а после в нитраты, которые губительны для организма рыб. Чтобы определить уровень содержания нитратов, приобретите в зоомагазинах специальные тесты.

Каков нормальный pH воды

Нормальным водородным показателем считается примерный показатель кислотности крови рыб (7–7,5). Примерно этому показателю соответствует норма pH чистой жидкости без примесей.

Пресноводный аквариум

В пресноводных аквариумах изменяют какой-то параметр постепенно. Для этого часть свежей жидкости наливают в отдельный резервуар и дают некоторое время настояться. Если у пресной воды низкая кислотность, то в жидкость добавляют пищевую соду, которую заранее тщательно размешивают и отстаивают.

Для окисляемости аквариумной жидкости используют ортофосфорную или соляную кислоту в малых дозах.

Морской аквариум

У морских обитателей уровень pH аквариумной воды важен и даже небольшие отклонения приведут к нарушению нормального состояния рыб. Оптимальный показатель pH — 8,2. Изменение водородного показателя не только прямо влияет на организмы рыб, но и косвенно. При понижении щелочности происходит кальцификация, затормаживающая построение скелета.

Щелочность повышается с помощью кальциевого реактива вместе с углекислым газом.

Но высокий pH снизить не так легко. При этом обязательно учитывайте уровень кальция, ведь резкие изменения этого показателя принесут больше вреда, чем повышенная щелочность.

Способы повышения pH

Простой способ повышения кислотности воды — добавление на дно камней и гравия, повышающие значение pH. Обычно такие камни советуются тропические обитателям.

Уровень pH поднимает и процесс фотосинтеза. Если в аквариум попадает много света и высажено большое количество растений, то уровень кислотности быстро увеличивается. Но фотосинтез лучше не выбирать при необходимости повысить pH в аквариуме, потому что этот процесс непросто контролировать.

Поднять уровень кислотность с помощью арагонита намного проще. Этот минерал богат кальцией и при уровне pH=7,8 начнет растворяться.

Повышает водородный показатель еще коралловый песок, но он растворяется при pH=8.

Способы снижения pH

Понизить pH воды в аквариуме поможет натуральный торф, но подходит только темно-коричневый торф. Перед добавлением варится в чистой воде.

В снижении pH хороша фосфорная кислота, которая часто входит в состав коммерческих средств для поддержания кисло-щелочного баланса.

Более народными способами снизить pH воды считаются использование дубовой коры или соцветий ольхи. Их отваривают и часто проводят тесты pH, чтобы не слишком понизить pH в аквариуме.

Снизить pH также можно при использовании крошек торфа или размещение на дне коряги.

Измерение pH воды

Проверять pH воды — обязательное правило для обеспечения здоровой жизнедеятельности рыб. Особенно эти тесты помогают при проверках для водопроводной жидкости, ведь часто она не соответствует нормам безопасности.

Основные способы измерения pH:

• Лакмусовая бумага. Эти тест-полоски определяют кислотность/щелочность по изменению цвета. В кислой среде лакмусовая бумага окрашивается в красный, а в щелочной — в синий цвет.
• pH-метр. Применяется в ситуациях, когда важно более точно определить pH воды.

 

pH контроллер для аквариума

pH контроллер способен не только измерить pH воды в домашних условиях, но и автоматически понизить или повысить кислотность/щелочность по заранее установленным значениям. Контроллер заменяет все приборы для измерения уровня водородного показателя и поддерживает постоянную комфортную для рыб кислотность или щелочность.

Выводы

От содержания кислотности или щелочности в жидкости зависит здоровье, поддержание баланса организма и даже жизнь подводных обитателей. Этот показатель влияет не только прямо, но и косвенно — кислотно-щелочной баланс позволяет протекать химическим и биологическим реакциям. Поэтому поддержание этого баланса и определение pH воды — одно из важных обязанностей всех аквариумистов.

Предыдущая

АквариумЗапускаем маленький аквариум дома

Следующая

АквариумВыбираем клей для своего аквариума