Основные понятия об измерениях и измерительных приборах

Шиша электродлари
Тажрибаларда аниқланишича, баъзи махсус шиша сортларидан тайёрланган электродлар, электролитларнинг сувдаги эритмаларига туширилганда, водород электродларига ўхшаш хусусиятлар кузатилади. Эритма ва шиша чегарасида потенциаллар сакраши пайдо бўлади ва унинг қиймати:
E = - 0.058 pH
Шиша электроди (расм 124) оддий шишадан ясалган трубка 4 дан иборат бўлиб, унинг бир учига текис, конуссимон ёки шар кўринишига эга бўлган, махсус электрод шишасидан тайёрланган, сезгир мембрана 1 уланган бўлади.
Сезгир мембрана бир вақтнинг ўзида икки электрод вазифасини бажаради: ўлчанаётган эритмага тегиб турган ташқи ва ўзгармас рН га эга бўлган эритмага тегиб турган ички электродлар. Шиша электроди потенциали мембрананинг ички ва ташқи юзаларида пайдо бўлаётган потенциалларнинг алгебраик йиғиндисига тенг бўлади. Ўлчаш натижаларини шиша электроди ташқарисидаги эритма рН ига боғлиқлигини таъминлаш учун электрод ичидаги эритма рН қиймати ўзгармас бўлиши керак.

Расм 124.
Ўлчашдаги асосий хатолик манбаалари қуйидагилар бўлиши мумкин:
1. Ўлчанаётган эритма температурасининг ўзгариши. Шиша электроди электр потенциали эритма температураси 1^оС га ўзгарганда 2 мв га ўзгаради;
2. Ўлчашда ассиметрия потенциали деб номланган ҳодиса ҳисобига хатолик пайдо бўлиши мумкин, яъни, бунда мембрананинг икки томонида жойлашган бир хил эритмалар хар хил потенциаллар ҳосил қилади.
Шундай қилиб, водород ионлари актив концентрациясига пропорционал бўлган сезгир мембрана юзасида ҳосил бўлаётган электр потенциалини ўлчаш учун ўлчаш (шиша) ва солиштириш (каломель) электродларидан ташкил топган гальваник занжир тузиш керак экан. Ўлчаш ва солиштириш электродлари биргаликда рН-метр датчигини ташкил этади. Датчиклар чўкиб турувчи, проточний ва переносной бўлади.


pH – метр ўлчаш ячейкаси ва ячейка ЭЮК ни ўлчаш
pH–метр ўлчаш ячейкаси (расм 125) шиша индикатор (СЭ) ва каломель солиштириш (КЭ) электродларидан ташкил топган.

Расм 125.
Шиша электрод ички юзасидан потенциални олиш учун ёрдамчи контактли хлор кумушли электроддан фойдаланилади. Электр занжири 4 та мустақил элементлардан ташкил топган. Ўлчаш ячейкасининг йиғинди ЭЮК қиймати
E_яч= Е_к+ Е_вн +Е_х + Е_ср
Бу ерда, Е_х - ўлчанаётган рН қийматига боғлиқ бўлган, ўлчаш шиша мембрана электроди ташқи юзаси ва ўлчанаётган эритма орасидаги потенциаллар фарқи;
Е_ср – солиштириш электродида симоб ва каломель чегарасидаги потенциаллар фарқи;
Е_вн- ўлчаш шиша мембранаси ички юзаси ва шиша электрод ичига қуйилган хлорид кислота эритмаси орасидаги потенциаллар фарқи;
Е_к - ёрдамчи контакт электродидаги хлорли кумуш ва кумуш орасидаги потенциаллар фарқи.
Ўлчаш жараёнида Е_к, Е_ср ва Е_вн ларнинг қийматлари ўзгармас бўлганлиги сабабли, ячейканинг йиғинди ЭЮК ни қуйидагича ёзиш мумкин:
Е_яч= Е_сум+ ln (H⁺ ) бу ерда
Е_сум= Е_к+ Е_ср + Е_вн
Электродлар жуфтлиги электр юритувчи кучини (ЭЮК) ўлчашда, ўлчанаётган кучланиш қиймати, ячейкадан ўтаётган ток I_яч, ячейка қаршилигида ҳосил қилган кучланишлар тушиши миқдорига камаяди, яъни
Е_изм= Е_яч - I_ячR_яч
Е_изм – иккиламчи асбоб ёрдамида ўлчанаётган кучланиш қиймати;
R_яч – ўлчаш ячейкаси қаршилиги (солиштириш электроди ва эритма қаршилиги (тахминан 10 КОМ) ва сезгир шиша электроди мембранаси қаршилиги (тахминан 100 МОМ)).
Шундай қилиб, ўлчаш ячейкасидан ўтадиган кичик ток ҳам (I_яч), катта кучланишлар тушишига (I_яч R _яч) сабаб бўлади ва бу ўлчашда катта хатоликларга сабаб бўлади.
Ўлчаш хатолигини камайтириш учун ўлчаш схемасидан ўтаётган токни 10^-10 -10^-12 а гача камайтириб берадиган ўлчаш схемаларидан фойдаланилади.
Айниқса, компенсацион ўлчаш усулларини қўллаганда яхши натижаларга эришиш мумкин (расм 126). Ўлчаш ячейкасининг ўлчанаётган ЭЮК, қиймати маълум бўлган, потенциаллар фарқи (U_ав) билан мувозанатланади. Назарий жихатдан, компенсация вақтида ток кучининг нолгача камайиши кузатилади. Бунда, Е_изм = Е_{яч .}

Расм 126.