PH計の測定電極とその選択方法
アンチモン測定電極は、純粋なアンチモン活性表面を持つ半金属です。電極のアンチモン接点は化学反応を起こし、酸化水素層を生成します。アンチモン電極が他の電極と同様に pH に反応できるのは、この酸化物層が pH を感知できるためです。ただし、アンチモン電極は pH と温度に対する反応が非線形であるため、測定にはガラス電極やイオン感応性電界効果トランジスタ (ISFET) 電極ほど適していません。標準温度は 0-80 ~ C に制限され、標準 pH 範囲は 2-11 です。酸化または変形反応により、アンチモン電極の測定が中断される可能性があります。たとえば、塩素や亜硫酸塩の存在によって引き起こされる酸化または変形です。アンチモン接点が酸化または変形に反応する可能性があるためです。アンチモン電極は現在、pH 測定にはほとんど使用されず、フッ化水素酸溶液を含むプロセスでのみ使用されます。pH 値が 4 以下のフッ化水素酸溶液は、ガラス電極またはイオン感応性電界効果トランジスタ (ISFET) 電極をすぐに損傷する可能性があるためです。 しかし、フッ化水素酸溶液中でのアンチモン電極の使用も制限されており、pH 値が 2 以下の場合には測定結果を得ることが困難です。
ガラス測定電極には、pH に応じて変化する mV 信号を発することができる特殊なメカニズム ガラスが含まれています。ガラス電極は通常、1 ～ 12 の pH 値に対して非常に直線的な mV 応答を示します。ガラス電極の製造元は、通常、さまざまな温度条件に合わせて異なる厚さの電極を提供しています。たとえば、温度範囲が 2 ～ 8℃ または 2 ～ 10℃ のガラス電極が適しています。それでも、厚いガラス電極は壊れやすく、破損したり、壊れやすくなったりします。pH が 11 以上の溶液でガラス電極を使用すると、ナトリウム エラーが発生する可能性があります。水素濃度が低い溶液と比較して、ガラス電極は通常、ナトリウム濃度が高い溶液に対してより反応します。カリウムなどの他の溶液も、この反応を起こしやすい傾向があります。真の値よりも低い pH 測定値は、通常、pH が 0.1 ～ 0.3 のときに発生します。高 pH 溶液は電極を腐食させる可能性もあります。高温および高 pH 溶液は、ガラス電極の pH に対する応答に影響を与え、寿命を短くする可能性があります。 高 pH 溶液には、より厚いガラス電極が使用されます。対照的に、pH 1 以下などの低 pH 溶液では、ガラス電極は酸エラーを生成します。溶液中の酸と水の比率が高いため、ガラス膜と電極の両方の応答が影響を受けます。さらに、酸濃度の高い溶液は精度に影響を与える可能性があり、フッ化水素酸が腐食して最終的にガラス電極を損傷する可能性があることにも注意することが重要です。一般的なルールとして、フッ化水素酸または pH 4 以下の溶液はガラス電極の寿命を短くします。より正確な説明は、ガラス電極が不安定で、10 mol/L のフッ化水素酸で測定すると腐食する可能性があるということです。ガラス電極と比較して、アンチモン測定電極はフッ化水素酸腐食に対してはるかに強い耐性を持っています。
3 イオン感応電界効果トランジスタ（ISFET）測定電極は、1970年代からセンサーとして使用されてきましたが、工業測定に使用されるようになったのはごく最近のことです。主な理由は、ISFET電極の設計により測定誤差が生じることが多く、毎日頻繁に校正する必要があるためです。 イオン感応電界効果トランジスタ（ISFET）の性能。ガラス電極と比較して、ナトリウム誤差がなく、低pH溶液での酸誤差はガラス電極よりもはるかに小さくなります。酸化/変形反応は、イオン感応電界効果トランジスタのpH応答を中断しません。実際、これまでのところ、いかなる状況でも中断されることは確認されていません。イオン感応電界効果トランジスタ電極は、pH 0-14から正しい線形mV応答を提供できます。ただし、ガラス電極はpH範囲l2内でのみ応答でき、アンチモン電極はpH範囲ll内でのみ応答できます。さらに、ガラス電極は壊れやすいのに対し、本質的に非常に頑丈です。多くの測定環境では、イオン感応電界効果トランジスタのpH電極は、アンチモン電極やガラス電極よりも化学的腐食、プローブ汚染、および一般的な損傷の影響を受けにくいです。ただし、現在の設計にはまだ欠陥があります。ガラス電極よりも高温の腐食性溶液の影響を受けやすいですが、ガラス電極やアンチモン電極よりも測定精度を維持できます。フッ化水素酸もすぐに損傷する可能性があります。 さらに、一部の化学腐食は、ガラスやアンチモン電極よりもイオン感応電界効果トランジスタ電極に深刻な腐食を引き起こす。
