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PH电极/探头/传感器的工作原理

PH电极/探头/传感器的工作原理
pH测量中使用的电极又称为原电池。原电池是一个系统,它的作用是使化学能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势(EMF)。此电动势(EMF)由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极,它的电位与特定的离子活度有关;另一个半电池为参比半电池,通常称作参比电极,它一般是与测量溶液相通,并且与测量仪表相连。此二种电极之间的电压遵循能斯特(NERNST)公式:

其中:E——电位 E0——电极的标准电压 R——气体常数(8.31439焦耳/摩尔和℃ )
T——开氏优良温度(例:20 ℃ =273=293开尔文) F——法拉弟常数(96493库仑/当量)
n——被测离子的化合价(银=1,氢=1) aMe——离子的活度
标准氢电极是所有电位测量的参比点。标准氢电极是一根铂丝,用电解的方法镀(涂覆)上氯化铂,并且在四周充入氢气(固定压力为1013hpa)构成的。由于氢电极做为参比电极在实践中很难实现,于是使用第二类电极做为参比电极。其中*常用的便是银/氯化银电极。
*熟悉也是*常用的 pH 指示电极。它是一支端部吹制上对于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管内充填有一定浓度的缓冲溶液。存在于玻璃膜内外两面的反映pH值的电位差用Ag/AgCL传导系统导出。此电位差同样遵循能斯特公式。
在能斯特公式中温度“T”作为变量,作用很大。随着温度的上升,电位值将随之增大。对于每1 ℃ 的温度变化,将引起电位0.2mV/pH变化。则每1℃每1 pH 变化0.0033 pH 值。这也就是说:对于20~30 ℃ 之间和7pH左右的测量来讲,不需要对温度变化进行补偿;而对于温度>30℃或>20℃和pH值>8pH或6pH的应用场合则必须对温度变化进行补偿。
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