Почему ph метр показывает не точно ?

Для точного измерения водородного показателя, приведенного к логарифмической шкале (0-14) кислотности садоводы-огородники, сотрудники водоканалов, специалисты по обслуживанию бассейнов, медики, лаборанты, работники пищевой, химической и множества других отраслей уже давно оценили такой портативный прибор как цифровой PH метр, позволяющий буквально за минуту отобразить кислотно-щелочной баланс воды, других жидкостей, почвы и продуктов питания.

Но насколько его показаниям можно доверять ? Вопрос правомерный, потому что со временем устройство начинает "грешить", даже если согласно рекомендаций вовремя проводится калибровка по буферным растворам.

Почему PH метр ошибается

Следует разделять 2 вида помех. Показания не могут стабилизироваться после погружения РН электрода в тестируемый раствор, т.е. “прыгают” в большую или меньшую сторону. Или наоборот, устанавливаются сразу, но значение далеко от эталонного. По каким причинам это происходит ?

1. Качество электронных компонентов и сборки.
   Практически все переносные измерительные приборы основаны на непрямом методе, т.е. физическая величина переводится в электрическую. Соответственно рассматриваемую проблему можно разделить на две части: неисправность самого датчика тестера и схемы оцифровки, т.е. перевода в желаемое значение PH. В стремлении удешевить цену, даже если используются качественные сенсоры, но при этом недорогая электроника (микропроцессоры, резисторы, конденсаторы), то на точный результаты измерения пш метром рассчитывать не приходится. Вопрос в том, что полупроводники имеют так называемый тепловой шум, т.е. не устранимые флуктуации, увеличивающие погрешность. По этой причине кстати до сих пор в звуковой технике используются ламповые усилители, обеспечивающие как считается высококачественное звучание.
   Поэтому даже если индикаторный и хлорсеребряный электрод сравнения ph-метра выдает достоверное значение, эта величина на последующих стадиях обработки сигнала начинает “плыть” и например вместо действительной величины 6,1 пш, мы наблюдаем 6,3, что конечно совершенно недопустимо.
   Если углубиться в электрическую математику – в теории, или если разобрать рн метр, и подключить щупы мультиметра, то можно для воды разной степени кислотности или щелочности, вывести зависимость между пш и напряжением, которое исчисляется в милливольтах или вольтах.
   Получим такую таблицу.

   Изменение PH	Изменение напряжения, В
   0,01	0,05

   Это в идеале. Но если тепловой шум высокий, то вместо 0,05 В, увидим 0,06 В. Что это значит ? И то, что показания завышены на 0,01 РН.
   Показатели тепловых шумов радиодеталей, на которых построена схема измерителя кислотности, к сожалению не приводятся.
   Совет. При покупке PH метра, изучите отзывы, ознакомьтесь с репутацией бренда – как долго он на рынке Украины. Если разбираетесь в электронике, посмотрите видео, особенно связанные с разборкой приборов, чтобы убедиться в качестве пайки и в применяемых деталях (одно дело европейские или японские, другое - копеечные китайские).

2. Мешаю раствор и показания меняются.
   Они и должны меняться. Потому что вы меняете среду вокруг электрода. Представим себе, что погрузили датчик и держим его минуту. Результаты должны быть стабильными. Потому что ближайший к электроду слой жидкости вступил во взаимодействие с электролитом сенсора, электрохимическая величина преобразовалась в электрическую и отобразилась на дисплее.
   Но если вы начнете помешивать стеклянной или деревянной палочкой сам раствор в посуде, или плавно покачивать РН метр, цифры начнут скакать.
   Почему ?
   Вы нарушили стационарное равновесие. Изначально химические компоненты электролита проникли в раствор, а элементы последнего в электролит. При помешивании, свежая вода (или другая тестируемая на кислотность жидкость), начинает разбавлять ближний к электроду слой и равновесие нарушается.
   В связи с этим возникает вопрос – а в чем цель перемешивания ? На наш взгляд, практического смысла в этом нет.
   Кстати та же самая ситуация скорее всего будет иметь место, если вы проводите измерение в проточной речной воде или текущей из-под крана.

3. Почему дистиллированная вода не имеет нейтральный уровень PH.

   В идеале так и должно быть. После перехода в пар и охлаждения, в воде нет ни солей, ни основ, ни кислот, ни щелочей. Также отсутствуют микроорганизмы. Поэтому в лабораториях рекомендуется использовать дистиллят сразу или хранить недолго в герметично закупоренной таре, чтобы не исказить результаты аналитических исследований. Но этот совет имеет прямое отношение и к PH воды. Дело в том, что углекислый газ в окружающем пространстве взаимодействует с верхним слоем воды и за счет химической реакции, образуется угольная кислота, смещающая по шкале водородный показатель. Жидкость становится слабо кислой, но высокоточный пш метр это покажет.

   

   С дистиллированной водой связана еще и одна проблема, связанная с рассматриваемой темой точности измерителя PH – низкая электропроводность. Отсутствуют ионы, переносящие электрический заряд. Цепи не через что замыкаться – ток не проходит.
   Что делать ?
   Предлагается 2 варианта:

   • добавить поваренную соль, что повысит проводимость;
   • купить ph метр с функцией автоматической фиксации показаний при достижении определенной степени стабилизации. О чем идет речь ? Такая же возможность присутствует и в РН метрах с автоматической функций HOLD. Как это работает ? Как только прибор определяет, что значение пш за единицу времени меняется меньше, например на 0,01 PH, последнее значение автоматически запоминается и процесс измерения останавливается.