Principes De Fonctionnement - YSI 63 Manuel D'utilisation

9.

Principes de fonctionnement

9.1 pH
L'YSI Modèle 63 emploie une électrode de pH remplaçable sur le terrain pour la
détermination de la concentration en hydrogène. Le capteur est une électrode combinée
consistant en un réservoir de verre sélectif aux protons empli d'une solution tampon à approx
pH 7 et d'une électrode de référence Ag/AgCl qui utilise un électrolyte gélifié. Un fil argent
gainé d'AgCl est immergé dans le réservoir d'électrolyte tampon. Les protons (ions H+ ) des
deux côtés du verre (milieu et réservoir tampon) interagissent sélectivement avec le verre,
créant une différence de potentiel aux bornes de la membrane en verre. Comme la
concentration en ions hydrogène dans la solution tampon interne est invariable, cette
différence de potentiel, déterminée en relation avec l'électrode de référence Ag/AgCl , est
proportionnelle au pH du média.
Nos tests du capteur du Modèle 63 pH indiquent qu'il doit disposer d'une longue durée de
vie, d'un court emps de réponse et de lectures précises dans la majorité des eaux
d'environnement, incluant les eaux douces à faible charge ionique. Aucun capteur spécial
n'est nécessaire (ni proposé) pour les eaux à faible conductivité.
Calibrage du pH et effets de la température
Le logiciel résident de l'YSI Modèle 63 calcule le pH à partir de relations linéaires établies
entre le pH et le signal en millivolts comme définie par une variante de l'équation de Nernst:
E = E + 2.3RT * pH
o
nF
Ainsi, sous forme simplifiée y = mx + b , elle devient (sortie en mV) = (pente)x(pH) +
(intercept). Pour pouvoir quantifier cette simple équation, l'instrument doit être calibré
correctement en utilisant des tampons de valeur connue du pH. Dans cette procédure, les
valeurs en millivolts pour deux solutions standard sont expérimentalement établies puis
utilisées par le logiciel de l'YSI Modèle 63 pour calculer la pente et l'intercept de la courbe
millivolts versus pH. Une fois la procédure de calibrage effectuée, le signal en millivolts du
capteur dans un milieu est prêt à être converti par le logiciel résident de l'YSI Modèle 63 en
des valeurs de pH, tant que le calibrage et la lecture sont effectués à la même température.
Cette dernière exigence n'est quasiment jamais respectée dans les mesures d'environnement,
aussi, un mécanisme doit être en place pour compenser la température ou en d'autres mots,
pour convertir avec précision la pente et l'intercept de la courbe du pH versus millivolts
établie à T (température du calibrage) en une pente et un intercept à T
c
mesure). Heureusement, l'équation de Nernst nous donne les bases pour cette conversion.
En accord avec l'équation de Nernst comme donnée plus haut, la pente de la courbe pH
versus millivolts est directement proportionnelle à la température absolue en degrés Kelvin.
Aussi, si la pente de la courbe est déterminée expérimentalement comme 59 mV/unité de pH
à 298 °K (25 °C), alors la pente de la courbe à 313 °K (40 °C) doit être (313/298) * 59 = 62
mV/unité de pH. A 283 °K (10 °C), la pente est calculée comme devant être 56 mV/unité de
pH ((283/298) * 59). La détermination de la pente du pH versus mV tracé à différentes
températures depuis T
courbe, le point où les courbes de pH versus mV à différentes températures se croisent (le
point isopotentiel) doit être connu. En utilisant le protocole de détermination standard du pH,
où E = sortie en millivolts
E = une constante associée avec l'électrode de référence
o
T = température de mesure en degrés Kelvin
R, n et F sont des constantes invariables
est ainsi relativement simple. Pour établir l'intercept de la nouvelle
c
31
(température de
m