想要準確對pH值進行測量,必然少不了電極,電極又可以根據其功能細分為指示電極和參比電極。
指示電極的測量原理是使用一個對氫離子感應的玻璃膜傳感器,檢測傳感器與樣品溶液間產生的信號,其中的玻璃氫離子敏感膜是一個重要的組件,內部的電解液擁有恒定的pH,測量過程中膜的內表面電位保持恒定,外部的測試溶液的酸堿性不同,則會造成氫離子的滲出或滲入,從而產生電位差。
參比電極則會為指示電極提供穩定的參比信號或電位。參比電極則由對氫離子無感應的玻璃制成,并且為保證內部溶液或參比電解液可以滲入樣品中,參比電極上方需要制成開放式或接觸式液絡部。
提到參比電極,有不同的參比系統,常見的是Ag/AgCl參比系統,同時提到參比系統的時候有兩個注意點:
1)為了得到系統的低電阻,參比電解液必須保持高離子濃度,推薦的是3mol/L的溶液,為了更好地保護Ag/AgCl參比系統引線上的AgCl,往往會采用含飽和AgCl的3mol/L溶液,微量的銀離子會和樣品發生反應,產生不溶性沉淀,堵塞液絡部,這就需要去對電極進行清理和維護;當然,集成了銀離子捕捉阱的參比電極則可以直接用3mol/L的溶液做為參比電解液。
2)非水溶液采用的參比電解流為飽和氯化鋰的乙醇或者乙酸溶液更合適;
3)由于測量過程中參比電解液需流入樣品溶液,我們必須考慮參比電解液與樣品溶液發生化學反應的可能性,避免化學反應影響電極狀態和測量結果。
測量pH 值必須一起使用這兩種不同電位的電極。
但是隨著技術的發展,目前復合電極的使用已經非常普遍,即復合電極,復合電極中pH敏感玻璃電極位于中間,外圍被充滿了參比電解液的參比電極所包圍。只有當pH電極和參比電極兩者的使用使用壽命相差很大,才推薦使用獨立的電極。
由于pH的測量會受到溫度的影響,所以可以在復合電極中再加入溫度探頭,以實現簡單的溫度補償,這種電極被稱為3合1電極。
pH 電極根據氫離子濃度而產生電信號,電信號的大小決定了溶液的酸堿度,這其中的計算過程涉及到了復雜的計算公式,在此就不做詳細敘述了,反正相關的計算過程已經被整合在了pH計的標準固件中。