Qu’est-ce qu’un pH-mètre ?
Le pH est un indicateur de la qualité de l’eau et représente la concentration en ions hydrogène d’un liquide. Par exemple, l’eau du robinet est considérée comme neutre, l’eau gazeuse et l’acide gastrique comme acides, et l’eau de chaux et l’eau savonneuse comme alcalines.
Une méthode simple pour mesurer le pH est la méthode colorimétrique utilisant du papier tournesol. Cependant, pour obtenir un pH plus précis, un pH-mètre est nécessaire. Les pH-mètres utilisent principalement des électrodes en verre, ce que l’on appelle la méthode de l’électrode de verre.
Utilisations des pH-mètres
Le pH-mètre est principalement utilisé pour mesurer le pH dans les usines d’incinération des déchets, les chaudières et les centrales thermiques où s’effectue la combustion, ainsi que dans les travaux de construction et de génie civil et les centrales à béton où sont déversés les effluents de l’usine.
Dans l’industrie alimentaire, le goût et la sécurité de nombreux aliments peuvent être influencés par le pH. Chaque aliment a son propre niveau de pH, et si le niveau de pH n’est pas approprié, des problèmes peuvent survenir, tels que la perte de saveur ou la contamination par des substances étrangères.
Principe des pH-mètres
Le système de pH de la méthode générale de l’électrode de verre utilise deux types d’électrodes, une électrode de verre et une électrode de comparaison, pour mesurer le pH. Le pH peut être mesuré en mesurant la différence de potentiel entre ces deux électrodes.
Si une différence de pH se produit entre l’intérieur et l’extérieur de la couche mince de verre, une différence de potentiel correspondant à cette différence est générée. En théorie, une différence de pH de 1 dans une solution à 25 °C génère une force électromotrice d’environ 59 mV. Comme le liquide contenu dans l’électrode de verre est généralement une solution dont le pH est de 7, la mesure de la force électromotrice permet de déterminer le pH de l’objet à mesurer.
Pour mesurer la force électromotrice comme décrit ci-dessus, une autre électrode est nécessaire en tant que contre-électrode. Cette électrode est appelée électrode de comparaison. Dans l’électrode de comparaison, le liquide à l’intérieur de l’électrode est en contact avec la solution d’essai par l’intermédiaire d’une zone d’enchevêtrement de liquide, de sorte que le potentiel ne change pratiquement pas, même si la solution d’essai change. Idéalement, le liquide interne de l’électrode devrait toujours s’écouler vers la solution d’essai dans l’interface liquide-fluide, et pour cette raison, le niveau de liquide interne devrait être plus élevé que le niveau de la solution d’essai en ouvrant l’orifice de remplissage de liquide interne de l’électrode de comparaison pendant la mesure.
Lors de la mesure du pH, il est toujours nécessaire de procéder à un étalonnage à l’aide d’une solution étalon. Les solutions tampons sont utilisées comme solutions étalons. Il existe cinq types de solutions étalons définis. Étant donné qu’une différence de pH de 1 entraîne une petite différence de potentiel d’environ 59 mV, l’étalonnage à l’aide de ces solutions étalons garantit d’abord une mesure précise lors de la mesure de la force électromotrice causée par la différence de pH.
Électrodes des pH-mètres
En général, un pH-mètre se compose d’une électrode et d’un capteur de température pour la compensation de la température. L’électrode est en verre et le pH est vérifié en mesurant la différence de potentiel créée entre les deux électrodes, l’électrode de verre et l’électrode de comparaison.
Des électrodes en platine/hydrogène ont été utilisées comme électrode de mesure dans les pH-mètres, mais ces électrodes ne sont plus couramment utilisées. En revanche, elle est utilisée comme électrode de référence pour obtenir des résultats de mesure très précis.
Les électrodes en verre sont désormais utilisées pour s’adapter à une gamme de plus en plus diversifiée de solutions à mesurer. Les électrodes de verre contiennent une solution tampon interne dans une membrane de verre sensible au pH, qui passe à travers une électrode conductrice interne pour mesurer le potentiel. Le tube extérieur de l’électrode doit être très résistant aux alcalis et avoir une résistance électrique plusieurs fois supérieure à celle de la membrane de verre.
Bien que les pH-mètres aient l’habitude de mesurer le pH à l’aide de deux électrodes, une électrode de verre (électrode de mesure) et une électrode de référence par paires, une électrode composite, qui combine l’électrode de mesure et l’électrode de référence en une seule, a été inventée et est utilisée dans de nombreux contextes.
Dans une électrode composite, l’électrode de référence est fixée concentriquement à l’extérieur de l’électrode de mesure.
Mesure du sol avec un PH-mètre
Lorsque l’on cultive des plantes, il est nécessaire de vérifier le pH du sol pour savoir s’il est acide ou alcalin.
Par exemple, le thé est acide à un pH de 5, les pommes de terre sont légèrement acides à un pH de 6 et les épinards sont neutres à un pH de 7. Cependant, il est difficile de mesurer le pH du sol et il n’est pas possible d’enfoncer une électrode de verre dans le sol comme on peut le faire avec des solutions.
En ce qui concerne la mesure du pH du sol, le ministère de l’agriculture, des forêts et de la pêche (MAFF) a préparé un manuel et il existe une méthode simple pour mesurer le pH du sol à l’aide d’un indicateur.
Le sol est séché naturellement, mélangé à de l’eau du robinet, laissé au repos pendant 5 à 10 minutes, le surnageant est recueilli et l’indicateur est ajouté goutte à goutte. La coloration de l’eau d’essai permet de déterminer le pH correspondant. Il existe également des pH-mètres portables que l’on peut planter directement dans le sol pour mesurer le pH du sol en question.