PH電極/探頭/傳感器的工作原理

PH電極/探頭/傳感器的工作原理

pH測(cè)量中使用的電極又稱(chēng)為原電池。原電池是一個(gè)系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱(chēng)為電動(dòng)勢(shì)（EMF）。此電動(dòng)勢(shì)（EMF）由二個(gè)半電池構(gòu)成。其中一個(gè)半電池稱(chēng)作測(cè)量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)；另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱(chēng)作參比電極，它一般是與測(cè)量溶液相通，并且與測(cè)量?jī)x表相連。此二種電極之間的電壓遵循能斯特（NERNST）公式：

其中：E——電位 E0——電極的標(biāo)準(zhǔn)電壓 R——?dú)怏w常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和℃ ）
T——開(kāi)氏**溫度（例：20 ℃ =273=293開(kāi)爾文） F——法拉弟常數(shù)（96493庫(kù)侖/當(dāng)量）
n——被測(cè)離子的化合價(jià)（銀=1，氫=1） aMe——離子的活度
標(biāo)準(zhǔn)氫電極是所有電位測(cè)量的參比點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)氫電極是一根鉑絲，用電解的方法鍍（涂覆）上氯化鉑，并且在四周充入氫氣（固定壓力為1013hpa）構(gòu)成的。由于氫電極做為參比電極在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)，于是使用**類(lèi)電極做為參比電極。其中*常用的便是銀/氯化銀電極。
*熟悉也是*常用的 pH 指示電極。它是一支端部吹制上對(duì)于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管內(nèi)充填有一定濃度的緩沖溶液。存在于玻璃膜內(nèi)外兩面的反映pH值的電位差用Ag/AgCL傳導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)出。此電位差同樣遵循能斯特公式。
在能斯特公式中溫度“T”作為變量，作用很大。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。對(duì)于每1 ℃ 的溫度變化，將引起電位0.2mV/pH變化。則每1℃每1 pH 變化0.0033 pH 值。這也就是說(shuō)：對(duì)于20~30 ℃ 之間和7pH左右的測(cè)量來(lái)講，不需要對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償；而對(duì)于溫度＞30℃或＞20℃和pH值＞8pH或6pH的應(yīng)用場(chǎng)合則必須對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。