Hóa học - Đo pH

Đo pH 
pH – ghi nhớ
• pH là một cách đo điện hóa , có ích trong nhiều ứng 
dụng.
• Giống như nhiều phân tích điện hóa khác, pH đòi 
hỏi hiệu chuẩn thường xuyên để đạt kết quả chính 
xác. 
• Việc bảo quản đầu đo đúng cách là rất cần thiết.
Đo pH - nội dung trình bày
• Giới thiệu pH và điện hóa học
• Hiểu biết về pH
• Đo pH
• Bảo quản đầu đo và việc bảo trì
Đo pH
• pH được đo chủ yếu với máy đo và đầu đo 
• Đây là phương pháp phân tích điện hóa học 
Điện hóa học là gì?
• Điện hóa học là khoa học về điện và hóa học.
Điện hóa học là gì?
• Đo đạc theo điện hóa học bao gồm:
– pH
– Điện cực chọn lọc ion (ISE)
Phép đo điện hóa
• Tại sao chọn đo một chất bằng phương pháp điện 
hóa hơn là sử dụng phương pháp so màu?
– Ưu điểm của phương pháp điện hóa
– Bất tiện trong phương pháp điện hóa
Ưu điểm: các mẫu phức tạp
• Phân tích điện hóa có thể áp dụng cho nhiều loại 
mẫu 
– Nước uống
– Nước thải
– Chất rắn
Ưu điểm: thang phân tích
• Nhiều phương pháp ISE có thang đo rộng
– mg/L bão hòa
• Hầu hết hóa học đo màu có thang đo hẹp
– Mẫu nằm ngoài giới hạn phát hiện phải được pha loãng 
cẩn thận để việc đo đạc được chính xác. 
Ưu điểm: Mẫu khó
• Phân tích trực tiếp mẫu đục hay có màu
– Phân tích theo đo màu cần phải lọc mẫu hoặc pha loãng
Ưu điểm: Việc thải bỏ
• Hầu hết các chức năng đo ISE dùng thuốc thử 
không có hại
– Giảm thiểu vấn đề thải bỏ chất hóa học nguy hại
Caution
Chemical
Waste
Ưu điểm: dễ xách theo
• Chạy pin với máy đo pH/ISE được thiết kế để thuận 
tiện cho việc đo tại hiện trường
Ưu điểm: Hiệu chuẩn
• Việc hiệu chuẩn phải được thực hiện thường xuyên 
để có kết quả tốt nhất.
– Hiệu chuẩn cho phép người sử dụng kiểm định trước khi 
máy được sử dụng để đo mẫu. 
Bất tiện: Hiệu chuẩn
• Phải tiến hành hiệu chuẩn trước mỗi lần sử dụng.
pH
mV
Bất tiện: nhiệt độ
• Nhiệt độ ảnh hưởng đến kết quả
– pH – bù trừ nhiệt độ (ATC)
– ISE – không bù trừ nhiệt độ
• Dung dịch chuẩn và mẫu phải được phân tích tại cùng một 
nhiệt độ.
Bất tiện: cường độ thời gian
• Thiết lập và bảo trì có thể mất nhiều thời gian.
– Một số quy trình đo màu cũng cần nhiều thời gian
Tìm hiểu về pH
Lý thuyết pH
• pH là tính axit tương đối của một chất lỏng
• pH là đo nồng độ của ion hydro 
Lý thuyết pH
• Acid – tăng nồng độ ion hydro (H+) trong một dung 
dịch
• Base – tăng nồng độ ion hydroxide (OH-) trong một 
dung dịch
Lý thuyết pH
• pH được định nghĩa là trừ 1 nhân với log thập phân 
của nồng độ mol ion hydro trong dung dịch lỏng
Thang đo pH 
7 140
Axit Bazơ
Trung tính
Dấm pH 3 Ammonia 
pH 11.5
Thang đo pH 
• pH được định nghĩa là thang đo logarit của tính axit. 
• Mỗi đơn vị pH giảm đi = 10X tính axit tăng lên
– Dung dịch có pH4 thì có tính axit gấp 10X dung dịch có 
pH5
– Dung dịch có pH 4 thì tính axit gấp100X dung dịch có pH6
7 140
654
10X
100X
Ứng dụng pH 
• Theo dõi pH rất cần thiết trong nhiều ứng dụng
– Thay đổi về hóa học của hệ thống tự nhiên sẽ tác động 
làm thay đổi giá trị pH
Ứng dụng pH 
• Theo dõi pH rất cần thiết trong nhiều ứng dụng
– Các quá trình tác động bởi pH
• Độ hòa tan của khí và kim loại
• Sự ăn mòn
• Đông tụ và tạo bông
• Hoạt động sinh học
Ứng dụng pH 
• Nước uống
• Nước thải 
• Nước công nghiệp
• Phân tích môi trường
Đo pH
Đầu đo pH hoạt động như thế nào?
• Đầu đo nồng độ ion hydro
– Hai điện cực trong đầu đo- sensing half-cell, reference 
half-cell
Half-Cells
• Ion sensing pH half cell
– Đầu thủy tinh nhạy với H+.
• Reference half-cell 
– Đầu thủy tinh chứa đầy dung dịch muối để tạo mạch kín.
Máy đo
Ion Sensing
Half-Cell
Reference
Half-Cell
Lõi Ag/AgCl
Dung dịch bên trong
Chất điện ly
tham khảo
Cầu muối
Điện cực tham khảo
Nguyên tắc hoạt động
pH
Reference
Electrode
Ag/AgCl
Internal Wire
KCl Solution
Reference Junction (salt bridge)
Nernst Equation
E = E0 - 2.3RT log ai
nf
E0 - E = 2.3RT pH
nf
Em
Er
E = Em - Er
Các loại đầu đo
• Phương pháp thông thường (cho phòng thí 
nghiệm)
• Cảm biến kết hợp (Lab & Process)
• Cảm biến vi sai (Process probes)
Đo pH
Em
Er
pH
Glass
Electrode
pH
Reference
Electrode
Phương pháp thông thường
Em
Er Em- Er
100 MEG
Combination Sensor
pH
Glass Measuring
Electrode
pH
Reference
Electrode
EmEr
Em
Er Em- Er
100 MEG
Reference Junction
Điện cực đo 
• Các vấn đề thường gặp:
– Lớp phủ màng
– Phản hồi chậm do trở kháng cao
– Mài mòn/vỡ
– Shock nhiệt pH Glass 
Measuring
Electrode
Điện cực tham chiếu
• Các vấn đề thường gặp:
– Chỗ liên kết
– Điện cực bị nhiễm tạp chất
– Chất điện phân mau cạn
– Vòng lặp nối đất
Điện cực tham chiếu chiếm tỷ lệ sai sót cao trong quá trình 
đo pH
pH
Reference
Electrode
Reference Half-Cell
• Phân phối dung dịch tham chiếu để làm kín mạch đo
Sensing Half-Cell
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+H+
H+
H+
H+
Nồng độ ion hydro có 
giá trị cố định tại pH 7
Dung dịch pH 7
H+ có nồng độ như
nhau ở trong và 
ngoài đầu đo thủy 
tinh
*không sinh ra điện 
thế
Sensing Half-Cell
0mV
Dung dịch pH 7
H+ có nồng độ như
nhau ở trong và ngoài 
đầu đo thủy tinh
*không sinh ra điện thế
Sensing Half-Cell
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
1000H+
Nồng độ ion hydro có 
giá trị cố định tại pH 7
Dung dịch pH 4 
H+ có nồng độ gấp 
1000x bên ngoài 
đầu thủy tinh
*Có điện thế sinh ra
1000H+
1000H+
1000H+
1000H+
1000H+1000H+
Sensing Half-Cell
Dung dịch pH 10 
H+ có nồng độ gấp 
1000x bên ngoài đầu 
thủy tinh
*Có điện thế sinh ra
180mV
Sensing Half-Cell
1000 H+
1000 H+
1000H+
1000H+
Nồng độ ion hydro có 
giá trị cố định tại pH 7
Dung dịch pH 4 
H+ có nồng độ gấp 
1000x bên trong đầu 
thủy tinh
*Có điện thế sinh ra
H+
H+
H+
H+
Sensing Half-Cell
-180mV
Dung dịch pH 10
H+ có nồng độ gấp 
1000x bên trong đầu 
thủy tinh
*Có điện thế sinh ra
Hiệu chuẩn
• Đường hiệu chuẩn cho phép máy đo chuyển giá trị 
điện thế sang pH. 
pH
mV
Hiệu chuẩn
• Độ dốc tối ưu là –59.16 /decade *
• Độ lệch chấp nhận = +/- 5% hay 3 mV
* Tại 25oC
Hiệu chuẩn
mV
pH
0
+180
-180
4 7 10
Hiệu chuẩn
• -180mV độ chênh lệch giữa pH4 và pH7
• pH4 đến pH7 (3 đơn vị pH ) là nồng độ thay đổi 
1000x 
• Thập phân = thay đổi gấp 10-lần = 1 đơn vị pH 
• -180/3 = -60 -59.16 mV/decade
Ảnh hưởng nhiệt độ 
0
mV Output
pH
100°C (74.04 mV/pH)
25°C (59.16 mV/pH)
0°C (54.20 mV/pH)
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
600
400
200
- 200
- 400
- 600
Bảo quản và bảo trì đầu đo
Bảo trì
• Đầu đo mới
• Hiệu chuẩn
• Đo đạc/bảo quản
• Giải quyết sự cố
• Làm sạch
Đầu đo mới
• Ngâm đầu đo pH mới trong dung 
dịch đệm pH 7 khoảng 30 phút trước 
khi sử dụng đầu tiên 
Hiệu chuẩn
• Hiệu chuẩn máy đo pH hằng ngày với 2 hay 3 dung 
dịch đệm mới 
4.0 7.0 10.0
Đo đạc
• Đặt đầu do vào mẫu, quay nhẹ, và chờ kết quả hiển 
ra ổn định
• Rửa và để khô sau mỗi lần đo
• Bảo quản giữa các lần đo
– Mẫu hay dung dịch có độ ion tương tự mẫu
– Đệm pH4
– Dung dịch trữ (i.e. 3M KCl)
Giải quyết sự cố
• mV đọc ở dung dịch đệm pH 7 
– Phải là 0 30 mV 
• Thời gian phản hồi
– Có thể cần làm sạch nếu phản hồi chậm khi đo trong 
dung dịch đệm 
• Độ dốc
– Tối ưu là –59.16 3 mV/decade (5%)
Đo đạc – các trường hợp đặc biệt
• Các dung dịch có lực ion 
thấp
– Sự hấp thụ cacbon dioxit 
trong khí quyển gây ra sai số 
chính
• Khoang chứa mẫu lực ion thấp
• Ngâm điện cực trong dung dịch 
để so sánh lực ion trước khi 
dùng
Làm sạch
• Phản hồi chậm có thể chỉ thị cho biết cần phải làm 
sạch đầu đo
– Ngâm và khuấy mạnh trong dung dịch tẩy nhẹ hơi ấm 
trong vài phút. Rửa nhiều lần với nước khử ion và lau 
khô trước khi dùng.
– Lần lượt nhúng trong dung dịch axit HCl pha loãng và 
dung dịch kiềm pha loãng. Rửa lại với nước khử ion và 
ngâm trong dung dịch đệm pH 7 trước khi sử dụng.
pH – ghi nhớ
• pH là một cách đo điện hóa , có ích trong nhiều ứng 
dụng.
• Giống như nhiều phân tích điện hóa khác, pH đòi 
hỏi hiệu chuẩn thường xuyên để đạt kết quả chính 
xác. 
• Việc bảo quản đầu đo đúng cách là rất cần thiết.
Đo pH
Các sản phẩm đo điện hóa
• Máy đo bỏ túi
• Máy đo và đầu đo
– SensIon
– HQd
• AutoCat 9000
Điện hóa học – máy đo bỏ túi
• Tính năng
– Dễ sử dụng
– Giá thành thấp
– Mang theo được
– Độ chính xác cao hơn ống màu hay test 
strips
– Một số không có bù trừ nhiệt độ
Điện hóa học – dòng SensIon 
• Loại để bàn và cầm tay
• pH/ORP (SensIon 1, 2, 3, & 4)
• Conductivity/TDS (SensIon 5 & 7)
• Polaragraphic DO (SensIon 6 & 8)
• ISE (SensIon 2 & 4)
– Flouride, Ammoina, Nitrate, & Sodium
Điện hóa học – dòng HQd 
• Máy cầm tay
• pH, Conductivity & TDS, LDO, LBOD
• Đầu đo IntelliCAL – Lab & Rugged
• Lấy dữ liệu – 500 điểm với user ID, 
sample ID, & probe serial number
• Tải dữ liệu qua cổng USB
The AutoCAT9000
• Máy chuẩn độ tự động ampe kế dùng đo chlorine và 
các chất tẩy trùng khác.