Trzymasz szklaną rurkę zanurzoną w cieczy. Ta prosta konstrukcja to tak naprawdę miniaturowa bateria. Działa poprzez przekształcanie aktywności jonów wodorowych – naukowego określenia kwasowości lub zasadowości – w sygnał elektryczny, który można odczytać. Jest to podstawowa zasada, dzięki której pehametr dokładnie mierzy kwasowość roztworu.
Urządzenie nie jest magiczne. Jest to woltomierz podłączony do dwóch różnych elektrod. Jedna to elektroda szklana zaprojektowana tak, aby reagować z jonami wodoru w cieczy. Druga to elektroda odniesienia, która pozostaje stabilna i niezmieniona. Zazwyczaj jako elektrodę odniesienia stosuje się elektrodę z chlorku srebra i srebra, chociaż czasami spotyka się elektrodę rtęciowo-chlorkową (elektrodę kalomelową).
Po zanurzeniu obu elektrod w roztworze tworzą one obwód. Na elektrodzie szklanej powstaje potencjał elektryczny, ładunek bezpośrednio związany z aktywnością jonów wodorowych. Matematyka jest tutaj precyzyjna: 59,2 miliwoltów na jednostkę pH w temperaturze 25°C (77°F). Woltomierz mierzy po prostu różnicę między reaktywną elektrodą szklaną a stabilną elektrodą odniesienia.
Dlaczego to jest ważne? Ponieważ zamienia niewidzialną właściwość chemiczną w czytelną liczbę. Bez tej konfiguracji elektrochemicznej pomiar kwasowości opierałby się na zmianach koloru lub mniej dokładnych metodach. Pehametr zapewnia bezpośredni ilościowy związek pomiędzy składem chemicznym cieczy a odczytem elektrycznym. Jest szybki, cyfrowy i nie zgaduje.
Elektroda szklana nie tylko tam jest umieszczona; aktywnie rozwija potencjał, który skaluje się liniowo wraz z pH.
To właśnie przesunięcie o 59,2 miliwolta na jednostkę pozwala na tak precyzyjną kalibrację. Oznacza to, że urządzenie nie jest tylko niejasne w kwestii „kwasu” i „zasady”. Określa ilościowo dokładną aktywność jonów wodorowych. Dla naukowców, inżynierów, a nawet piwowarów domowych różnica między niejasnym wskaźnikiem a dokładnym odczytem w miliwoltach jest krytyczna.
