pH senzor

Tento pH senzor je možné použiť pri každom experimente, kde sa dá

použiť tradičný pH meter. Senzor poskytuje výhodu automatického zberu

dát, ich grafického zobrazenia a analýzy.

Využitie pH senzora  v našich experimentoch:

• monitorovanie zmien pH  vody v akváriu ako výsledku fotosyntézy
• skúmanie kyslých dažďov a schopnosti ich eliminovania v prírode
• skúmanie kvality vody vodných  tokov a jazier

Zber dát s pH senzorom

1. Pripojte senzor k interfejsu.
2. Spustite softvér zberu dát1
3. Softvér identifikuje pH senzor a natiahne štandardné nastavenie pre zber dát.

Môžete začať zber dát.

Ako funguje pH senzor

V rukoväti senzora je pH zosilňovač, čo je obvod, ktorý umožňuje monitorovať štandardnú kombináciu pH elektródy (napríklad Vernier 7120B) pomocou laboratórneho interfejsu.

Kábel od zosilňovača je ukončený BTA koncovkou.

Pri ponorení do pufra 7 pH dáva senzor napätie 1,75 V. S klesajúcim pH napätie rastie, okolo 0,25 V/pH a opačne. Senzor naplnený gélom je určený na meranie pH v rozsahu0-14 pH. Telo senzora je z polykarbonátu a presahuje cez sklenenú meraciu guľôčku  elektródy, čím chráni senzor a robí ho ideálnym pre použitie v školách a v prírode.

Referenčná časť elektródy je naplnená gélom a nepotrebuje dopĺňanie.

Príprava na použitie

Pred použitím senzora na meranie pH postupujte takto:

• Odstráňte fľaštičku s odkladacím roztokom tak, že odskrutkujte jej uzáver a vytiahnite  senzor. Senzor, zvlášť jeho časť okolo meracej guľôčky, dobre opláchnite v destilovanej   alebo v deionizovanej vode.

Senzor môže byť dočasne (do 24 hodín) uložený v pufri 4 pH alebo 7 pH.

Nesmie byť uložený v destilovanej vode!

• Pripojte senzor k interfejsu, natiahnite alebo urobte jeho kalibráciu (podľa popisu v ďalšom texte) a môžete pristúpiť k meraniu pH.

Poznámka: Senzor neponárajte do  roztoku úplne, jeho rukoväť nie je vodotesná.

Po ukončení merania opláchnite senzor destilovanou vodou, presuňte senzor cez zátku  fľaštičky s odkladacím roztokom a naskrutkujte ju na fľaštičku.

Poznámka: Ak je málo  roztoku v odkladacej fľaštičke, môžete ho zo začiatku niekoľkokrát doplniť malým  množstvom obyčajnej vody z vodovodu - nie však do nekonečna!. Lepšie je pripraviť si odkladací roztok 4 pH pufer/KCl (pozri časť Údržba a skladovanie) a nahradiť ním  odkladací roztok.

Je potrebné pH senzor kalibrovať?

Myslíme si, že pre väčšinu experimentov nepotrebujete pH senzor kalibrovať. Pred odoslaním sme ho nakalibrovali tak, aby vyhovoval uloženej kalibrácii.

.

Všetky verzie Data Pro majú v sebe tiež uložené kalibrácie pre pH senzor.

Ak robíte chemický experiment, alebo skúmate kvalitu vody a potrebujete mať pH senzor  veľmi presne nakalibrovaný, môžete si urobiť kalibráciou podľa nasledujúceho postupu:

• V programe zberu dát zvoľte 2-bodovú kalibráciu. Opláchnite koniec elektródy destilovanou vodou. Umiestnite elektródu do jedného z pufrov (napr. 4 pH). Po stabilizácii indikovanej hodnoty zadajte hodnotu pH „4“.
• Opäť opláchnite koniec elektródy destilovanou vodou a umiestnite ju do druhého pufra (napr. 7 pH). Po stabilizácii indikovanej hodnoty zadajte hodnotu pH „7“.
• Opláchnite koniec elektródy destilovanou vodou a umiestnite ju do meraného roztoku.

Roztoky pH pufrov

Na kalibráciu pH senzora alebo na overenie presnosti jeho kalibrácie potrebuje roztoky pH

pufrov z oblasti vášho merania pH. Odporúčame pufre s pH 4, 7 a 10.

Vernier dodáva sadu pH pufrov (objednávací kód PHB). Sada obsahuje po 4 kapsle pufrov pH 4, 7 a 10. Pridaním 100 ml destilovanej alebo demineralizovanej vody pripravíte z každej kapsle príslušný roztok pufra.

• pH 4.00
• Do 1000 ml 0,1 M roztoku hydrogenftalátu draselného pridajte 2,0 ml 0,1 M roztoku HCl
• pH 7.00
• Do 1000 ml 0,1 M roztoku dihydrogenfosforečnanu draselného pridajte 582 ml 0,1 M roztoku NaOH
• pH 10.00
• Do 1000 ml 0,05 M roztoku bikarbonátu sodného pridajte 214 ml 0,1 M roztoku NaOH.

Údržba a skladovanie

Krátkodobé uloženie (do 24 hodín): Umiestnite elektródu do pufra 4 alebo 7 pH.

Dlhodobé uloženie (viac ako 24 hodín): Elektródu skladujte v odkladacom roztoku pufer  4 pH/KCl. Elektróda je aj pri dodaní uložená v tomto roztoku. Vernier dodáva odkladací  roztok v 500 ml fľaši. Roztok si môžete pripraviť aj sami tak, že

do 100 ml pufra 4 pH pridáte 10 g práškového chloridu draselného (KCl)

do tohto roztoku jej referenčná časť bude udržiavaná vlhká. Tým sa zabezpečí jej dlhá  životnosť a krátky reakčný čas. Ak sa elektróda náhodou vysuší (neodporúčame to!), pred   použitím ju najprv najmenej na osem hodín namočte do odkladacieho roztoku.

Na testovanie pH senzoru je najlepšie použiť roztoky pufrov so známym pH. Neskúšajte  senzor v destilovanej vode, môže ukazovať pH v rozmedzí 5,5 až 7 pH, vplyvom obsahu  rôzneho množstva rozpusteného atmosferického kyslíka. Destilovaná voda obsahuje malé  množstvo iónov, čo spôsobuje chybu merania pH senzora.

Ak je hodnota indikovaná pH senzorom mierne odlišná od skutočnej pH hodnoty (napríklad

senzor ukazuje 6,7 pH v pufri 7 pH), je potrebné senzor nakalibrovať. Urobte dvojbodovú  kalibráciu popísanú v predchádzajúcej časti.

Ak senzor indikuje veľmi odlišné hodnoty, jeho indikácia sa v rôznych pufroch nemení   alebo jeho reakčný čas je príliš dlhý, môže ísť o vážnejší problém. Na revitalizáciu pH  elektród sa občas používa nasledujúca „šoková terapia“:

1. Namočte pH elektródu na 4-8 hodín do 0,1 až 1M roztoku HCl.
2. Opláchnite ju a namočte ju na jednu hodinu do pufra 7 pH.
3. Opláchnite ju a vyskúšajte ju.

POZOR:  Plesni, ktorá zvykne rásť v odkladacom roztoku pufer 4 pH/KCl sa dá zabrániť pridaním  komerčne dostupných inhibítorov plesní. Pleseň nepoškodzuje pH elektródu a dá sa ľahko  odstrániť pomocou slabého roztoku čistiaceho prostriedku.

Senzor je určený na použitie vo vodných roztokoch. Rôzne organické rozpúšťadla môžu  poškodiť polykarbonátové telo senzora. Nepoužívajte senzor v roztokoch, ktoré obsahujú  perchloráty, ióny striebra, biologické vzorky s vysokým obsahom proteínov alebo v roztokoch Tris pufrov. Nepoužívajte ho ani v roztokoch kyseliny fluorovodíkovej a v  roztokoch kyselín s koncentráciou vyššou ako 1M. Elektródu je možné použiť na meranie  roztoku NaOH s koncentráciou okolo 1M, avšak nemala by zostávať v tomto roztoku dlhšie  ako 5 minút. Nepoužívajte ani neskladujte senzor pri veľmi vysokých teplotách ani pri veľmi  nízkych teplotách (okolo 0°C), môže sa nenávratne poškodiť.

Senzor plynu CO2

Senzor CO2 sa používa na monitorovanie  úrovne plynného oxidu uhličitého. Pracuje na  základe monitorovania infračerveného  žiarenia pohlcovaného molekulami oxidu uhličitého.

Senzor má dva rozsahy: nízky (0 - 10.000 ppm) a vysoký (0 - 100.000 ppm).

Medzi typické experimenty so senzorom plynu CO2 patria:

• Monitorovanie obsahu CO2 v komore obsahujúcej malé živé objekty ako je napríklad hmyz, červy alebo klíčiace semená.
• Monitorovanie terária s rastlinami - dýchanie rastlín a fotosyntéza.

Veľmi dôležité upozornenie: neponárajte senzor do žiadnych kvapalín. Senzor je určený len na meranie plynného oxidu uhličitého. Nie je určený na

meranie rozpusteného oxidu uhličitého vo vodných roztokoch.

Zapojenie senzora

1. Pripojte senzor k interfejsu.
2. Spustite softvér zberu dát1
3. Softvér identifikuje senzor plynu CO2 a natiahne štandardné nastavenie pre zber dát.

Môžete začať zber dát.

 Senzor obnovuje odčítanie meranej hodnoty každú sekundu, avšak zmeny odčítanej hodnoty sú postupné. Odporúčame preto vzorkovanie senzora každé 4 sekundy alebo pomalšie. Než senzor zaznamená nejaké zmeny koncentrácie, meraný plyn musí prejsť difúziou cez otvory v senzore, čo je pomalý proces. Senzor pracuje na báze infračerveného žiarenia, vyvarujte sa preto v maximálnej možnej miere jeho používaniu na priamom slnečnom svetle. Ak keď je  infračervený detektor senzora tienený, pri použití vonku pracujte v tieni, aby  nedochádzalo k ovplyvňovaniu jeho merania odrazeným svetlom.

Veľmi dôležité upozornenie: neponárajte senzor do žiadnych kvapalín. Senzor je určený len na meranie plynného oxidu uhličitého. Nie je určený na meranie rozpusteného oxidu uhličitého vo vodných roztokoch.

Ako funguje senzor plynu CO2

Senzor meria koncentráciu oxidu uhličitého v rozsahu 0 až 10.000 ppm (nízky rozsah) alebo 0 až 100.000 ppm (vysoký rozsah) pomocou merania množstva

infračerveného žiarenia pohlcovaného molekulami oxidu uhličitého. Senzor používa ako zdroj infračerveného žiarenia (IR) LED diódu. LED je umiestnená na jednom konci senzora. Na jeho druhom konci je IR detektor, ktorý meria, koľko svetla prechádza cez vzorku plynu bez jeho absorbovania molekulami oxidu uhličitého. Detektor meria IR žiarenie v úzkom pásme okolo 4260 nm. Čím vyššia je koncentrácia plynu pohlcujúceho žiarenie v meracej trubici, tým menej IR žiarenia  dopadne na IR detektor. Zvyšujúca sa koncentrácia vytvára na senzore napätie, ktoré meria a zosilňuje interfejs. Oxid uhličitý vchádza a vychádza zo senzora difúziou cez 20 otvorov v tele senzora.

Senzor CO2 meria koncentráciu plynného oxidu uhličitého v jednotkách ppm. V zmesiach plynov jeden ppm znamená jednu objemovú jednotku plynu v celku

pozostávajúcom z milióna objemových jednotiek. Koncentrácia 600 ppm CO2 jednoducho znamená, že na každých 1.000.000 litrov vzduchu pripadá 600 litrov  CO2 (alebo na 1 l vzduchu pripadá 0,6 ml CO2).

Pre porovnanie, úroveň CO2 vzemskej troposfére postupne rastie z 317 ppm v roku 1960 na súčasných asi 380  ppm. Vzduch vydychovaný človekom má koncentráciu CO2 asi 50.000 ppm.

Je potrebné senzor plynu CO2 kalibrovať?

Pre väčšinu meraní nie je potrebné senzor kalibrovať. Senzor odosielame z výroby tak, aby vyhovoval uloženej kalibrácii.