Компенсація температури при вимірах pH, електропровідності та солевмісту

У більшості сучасних pH/ОВП-метрів, кондуктометрів і солемірів передбачена функція температурної компенсації. Це стосується як стаціонарних лабораторних приладів, так і портативних та навіть недорогих кишенькових тестерів. Розберемося, наскільки вона важлива і чи можна без неї обійтися.

Вплив температури на вимірювання pH

pH-метр вимірює різницю потенціалів між вимірювальним та референсним електродом і перераховує її у значення pH. За нормальної температури 25°C зміна pH на одну одиницю відповідає зміні потенціалу на електродах на 59,16 мВ. Цей параметр називають нахилом електрода. За інших температур нахил відрізняється: чим вища температура, тим більший нахил, і навпаки.

Тому вимірювання одного й того самого зразка за різної температури можуть дати різні значення pH, і чим більше температура відхиляється від 25°C, тим сильніший вплив. Особливо помітно це в розчинах з високою лужністю. Саме тому виробники буферних розчинів зазвичай наносять на етикетку значення pH буфера за кількох температур.

Щоб врахувати реальну температуру зразка, використовують автоматичну температурну компенсацію (ATC): прилад показує поточну температуру поряд зі значенням pH та індикатор режиму ATC. Для цього потрібен температурний сенсор: він може бути вбудований у комбінований електрод (наприклад, SenTix 41 від WTW), розміщуватися поряд з електродами в корпусі приладу (як у мультипараметровому тестері HI98129 від Hanna Instruments) або підключатися окремим датчиком (як у лабораторному приладі HI2211). Деякі прилади також дозволяють вводити температуру вручну, якщо сенсор не підключено.

Вплив температури на провідність і TDS

Електропровідність розчинів так само залежить від температури: її підвищення посилює дисоціацію сполук і рухливість іонів, тому провідність зростає. Оскільки солевміст (TDS) розраховують за значенням провідності, він теж залежить від температури зразка.

Демонстрація на прикладі. Для вимірювань узято кишеньковий тестер Combo від Hanna Instruments – один з найуніверсальніших і найдоступніших тестерів такого типу. Він випускається у двох модифікаціях: HI98129 для низького діапазону електропровідності та HI98130 для високого. Для водопровідної води використали HI98129 (діапазон солевмісту до 2000 мг/л).

Взяли два однакові зразки водопровідної води – один кімнатної температури, інший попередньо охолоджений. Спершу коефіцієнт температурної компенсації (β) встановили на нуль, тобто вимірювання без компенсації: результати для холодного й теплого зразка відрізнялися, хоча мали бути однаковими. Після встановлення β на рівні 1,1%/°C і повторного вимірювання результати практично співпали – різниця виявилася меншою за похибку приладу.

Отже, температурна компенсація дозволяє отримати коректні, порівнянні результати незалежно від температури зразка. Сьогодні цю функцію в кондуктометрах і солемірах реалізують усі відомі виробники електрохімічного аналітичного обладнання. У найпростіших моделях коефіцієнт температурної компенсації фіксований і встановлений виробником, а більш досконалі прилади дозволяють користувачу налаштовувати його самостійно.

Дивіться відео, де ми демонструємо різницю у вимірюваннях з температурною компенсацією і без неї.