pH測定の基本原理
化学反応プロセスを決定するために使用される、よく知られた古いゼロ電流測定方法は、おそらく pH 測定です。一般的に、pH 測定は溶液の酸性度またはアルカリ性を決定するために使用されます。化学的に純粋な水でさえ、微量の解離があり、そのイオン化方程式は次のとおりです。H2O H2O=H3O-OH - (1) 解離する水はごくわずかであるため、イオンのモル濃度は一般に負の指数になります。計算にモル濃度の負の指数を使用しないようにするために、生物学者のソレンセンは 1909 年に、この不便な値を対数に置き換えて「pH 値」として定義することを提案しました。数学的には、pH 値は、一般的に使用される水素イオン濃度の負の対数として定義されます。つまり、pH=one log [H]
（2）イオン生成物の温度依存性が強いため、プロセス制御のpH値については、溶液の温度特性を同時に知る必要があります。測定媒体が同じ温度にある場合にのみ、そのpH値を比較できます。再現性のあるpH値を得るために、pH測定には電位差分析が使用されます。電位分析法で使用される電極は一次電池と呼ばれます。この電池の電圧は起電力（EMF）と呼ばれます。この起電力（EMF）は2つ半の電池で構成されています。半電池の1つは測定電極と呼ばれ、その電位は特定のイオン活性に関連しています。もう1つの半電池は参照半電池で、一般に参照電極と呼ばれ、通常は測定溶液に接続され、工業用pHメーターに接続されます。標準水素電極は、すべての電位測定の基準点です。標準水素電極は、塩化白金で電気メッキ（コーティング）され、水素ガスに囲まれた白金線です。最もよく知られ、一般的に使用されているpH指示電極はガラス電極です。 これは、端に pH に敏感なガラス膜が吹き付けられたガラス管です。管内には、飽和 AgCl を含む KCI 緩衝液が満たされており、pH 値は 7 です。ガラス膜の両側に存在し、pH 値を反映する電位差は、ネルンストの式に従います。E=Eo. 1n [H3oq (3) n.] 式で、E は電位、E は電極の標準電圧、R は気体定数、T はケルビン温度、F はファラデー定数、N は測定イオンの価数、[HO] は HO イオンの活量です。上記の式からわかるように、電位 E と HO イオンの活量および温度の間には一定の関係があります。ある温度で、電位 E を測定すると、ln [HO] （log [HO] に変換して pH を取得）を計算できます。これが pH 検出の基本原理です。ネルンストの式では、温度が変数として重要な役割を果たしています。温度が上昇すると、電位値も増加します。 温度が 1 度上昇するごとに、0.2 mV/pH の電位変化が発生します。pH 値で表すと、pH 値は LPH あたり I~C あたり 0.0033 変化します。つまり、20-30 度および 7pH 付近の測定では、温度変化を補正する必要はありません。温度が 30 度を超えるか 20 度未満で、pH 値が 8 を超えるか 6 未満のアプリケーションでは、温度変化を補正する必要があります。
