pH電極基本原理

 

pH 測量中使用的電極又稱為原電池。原電池是一個系統，它的作用是使化學能量轉成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢（EMF）。此電動勢（EMF）由二個半電池構成。其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是與測量溶液相通，并且與測量儀表相連。此二種電極之間的電壓遵循能斯特（NERNST）公式：

其中：E——電位 E0——電極的標準電壓 R——氣體常數（8.31439焦耳/摩爾和℃ ）
T——開氏溫度（例：20 ℃ =273=293開爾文） F——法拉弟常數（96493庫侖/當量）
n——被測離子的化合價（銀=1，氫=1） aMe——離子的活度
標準氫電極是所有電位測量的參比點。標準氫電極是一根鉑絲，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）構成的。由于氫電極做為參比電極在實踐中很難實現，于是使用第二類電極做為參比電極。其中zui常用的便是銀/氯化銀電極。
zui熟悉也是zui常用的 pH 指示電極。它是一支端部吹制上對于 pH 敏感的玻璃膜的玻璃管。管內充填有一定濃度的緩沖溶液。存在于玻璃膜內外兩面的反映 pH 值的電位差用Ag/AgCL傳導系統導出。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：對于20~30 ℃ 之間和7 pH 左右的測量來講，不需要對溫度變化進行補償；而對于溫度＞30℃或＞20℃和pH值＞8pH 或6pH的應用場合則必須對溫度變化進行補償。