Držíte skleněnou trubici ponořenou v kapalině. Tato jednoduchá konstrukce je ve skutečnosti miniaturní baterie. Funguje tak, že převádí aktivitu vodíkových iontů – vědecký termín pro kyselost nebo zásaditost – na elektrický signál, který lze číst. Toto je základní princip toho, jak pH metr přesně měří kyselost roztoku.
Zařízení není kouzelné. Jedná se o voltmetr připojený ke dvěma různým elektrodám. Jedním z nich je skleněná elektroda navržená tak, aby reagovala na vodíkové ionty v kapalině. Druhá je referenční elektroda, která zůstává stabilní a nezměněná. Typicky se jako referenční elektroda používá elektroda stříbro-chlorid stříbrný, i když se někdy vyskytuje elektroda rtuť-chlorid rtuťnatý (kalomelová elektroda).
Když obě elektrody ponoříte do roztoku, vytvoří obvod. Na skleněné elektrodě vzniká elektrický potenciál, náboj přímo související s aktivitou vodíkových iontů. Matematika je zde konkrétní: 59,2 milivoltů na jednotku pH při 25 °C (77 °F). Voltmetr jednoduše měří rozdíl mezi reaktivní skleněnou elektrodou a stabilní referenční elektrodou.
Proč je to důležité? Protože mění neviditelnou chemickou vlastnost na čitelné číslo. Bez tohoto elektrochemického nastavení by měření kyselosti záviselo na barevných změnách nebo méně přesných metodách. pH metr vám poskytuje přímý kvantitativní vztah mezi chemií kapaliny a elektrickým čtením. Je to rychlé, je to digitální a nehádá to.
Skleněná elektroda tam jen tak nesedí; aktivně rozvíjí potenciál, který se lineárně mění s pH.
Právě tento posun 59,2 milivoltů na jednotku umožňuje tak přesnou kalibraci. To znamená, že zařízení není jen vágní ohledně „kyseliny“ nebo „zásady“. Kvantifikuje přesnou aktivitu vodíkových iontů. Pro vědce, inženýry nebo dokonce domácí pivovarníky je rozdíl mezi vágním indikátorem a přesným milivoltovým údajem zásadní.
