操作の原理edit
電位差pH計は、二つの電極間の電圧を測定し、対応するpH値に変換された結果を表示する。 それらは、単純な電子増幅器および一対の電極、または代わりに組み合わせ電極、およびｐＨ単位で較正された何らかの形態の表示を含む。 それは通常、ガラス電極と参照電極、または組み合わせ電極を有する。 電極、またはプローブは、試験される溶液中に挿入される。
電極の設計は重要な部分です：これらは通常ガラスで作られた棒状の構造であり、下部にセンサーを含む電球があります。 PHを測定するためのガラス電極に水素イオン集中に選択的であるようにとりわけ設計されているガラス球根がある。 テストされるべき解決の液浸で球根を渡る電気化学潜在性を作成するガラス球根の他の正に荷電イオンのためのテスト解決交換の水素イオン。 電子アンプは、測定で発生した二つの電極間の電位の差を検出し、電位差をpH単位に変換します。 ガラス球を横切る電気化学ポテンシャルの大きさは，Ｎｅｒｎｓｔ方程式に従ってｐｈに線形に関係した。
参照電極は、溶液のpHに鈍感であり、ディスプレイに接続する金属導体で構成されている。
参照電極は、溶液のpHに鈍感である。
参照電極は、溶液のpH この導体は、電解質溶液、典型的には塩化カリウムに浸漬され、これは多孔質セラミック膜を介して試験溶液と接触する。 ディスプレイは、pHの単位で電圧を表示する電圧計で構成されています。
ガラス電極と基準電極を試験溶液に浸漬すると、電気回路が完成し、電位差 回路は、参照電極の導電素子から周囲の塩化カリウム溶液、セラミック膜を介して試験溶液、ガラス電極の水素イオン選択ガラス、ガラス電極の内部溶液、ガラス電極の銀、そして最終的に表示装置の電圧計に至ると考えることができる。 電圧は、試験溶液とガラス電極内の溶液との間のガラス膜の両側の水素イオン濃度の差によって生じる電位差に応じて、試験溶液から試験溶液に変化 回路内の他のすべての電位差はpHによって変化せず、較正によって補正されます。
簡単にするために、多くのpH計は、ガラス電極と単一のプローブ内に含まれる参照電極で構成された組み合わせプローブを使用します。 組み合わせ電極の詳細な説明は、ガラス電極に関する記事に記載されています。
pH計は、測定の正確さを保証するために、通常は各使用前に既知のpHの溶液で校正されます。
溶液のpHを測定するために、電極はプローブとして使用され、試験溶液に浸漬され、試験溶液中の水素イオンがガラス電極上の電球の表面上のイオンと平衡化するのに十分な長さに保持される。 この平衡化は、安定したｐＨ測定を提供する。
pH電極および参照電極設計編集
pH電極のガラス膜の製造および得られた微細構造の詳細は、製造業者によって企業秘密として維持され:125しかし、デザインのいくつかの側面が公開されています。 ガラスは固体電解質であり、アルカリ金属イオンが電流を流すことができる。 ＰＨ感受性ガラス膜は、均一な膜の製造を単純化するために、一般に球状である。 これらの膜は調査を耐久するために厚さの0.4ミリメートルまで、厚くより元の設計、である。 ガラスは、その表面にケイ酸塩化学的機能性を有し、溶液からのアルカリ金属イオンおよび水素イオンの結合部位を提供する。 これは10-6から10-8mol/cm2の範囲でイオン交換容量を提供する。 水素イオン（H+）の選択性は、イオン電荷のバランス、他のイオンに対する体積要件、および他のイオンの配位数から生じる。 電極製造業者は、これらの要因を適切にバランスさせる組成物、特にリチウムガラスを開発した。:113-139
塩化銀電極は、pHメーターの基準電極として最も一般的に使用されていますが、いくつかの設計では飽和カロメル電極を使用しています。 塩化銀の電極は製造しやすく、高い再現性を提供する。 参照電極は、通常、塩化カリウム溶液に浸漬された銀/塩化銀混合物と接触する白金線からなる。 テスト解決への接触として役立つ2つの解決の混合を防いでいる間低い抵抗を提供する陶磁器のプラグがある。:76-91
これらの電極設計では、電圧計は±1400ミリボルトの電位差を検出しています。 電極は更にテスト解決と急速に使い易さを促進するために平衡するように設計されている。 平衡化時間は、典型的には１秒未満であるが、電極が老化するにつれて平衡化時間は増加する。:164
MaintenanceEdit
汚染物に対する電極の感受性のために、調査の清潔は正確さおよび精密のために必要である。 プローブは、一般に、特定のプローブに適した媒体と一緒に使用しないときは湿った状態に保たれ、典型的にはプローブ製造業者から入手可能な水溶液であ 調査の製造業者は調査の設計をきれいにし、維持するために指示を提供する。 実例のために、実験室等級pHのあるメーカーは特定の汚染物のためのクリーニングの指示を与える: 一般的な洗浄（漂白剤と洗剤の溶液に15分間浸す）、塩（塩酸溶液に続いて水酸化ナトリウムと水）、グリース（洗剤またはメタノール）、目詰まりした基準接合部（KCl溶液）、タンパク質沈着物（ペプシンおよびHCl、1％溶液）、および気泡。
キャリブレーションと操作編集
ドイツ標準化協会は、PHメーターを使用したpH測定の標準、DIN19263を公開しています。
非常に精密な測定はpH計が各測定の前に目盛りが付いていることを要求する。 より一般的には、校正は1日に1回実行されます。 ガラス電極は長時間にわたって再現性のある静電電位を与えないため、校正が必要です。:238-239
良い実験室の練習の原則と一致して、校正は、測定されるpH値の範囲にまたがる少なくとも二つの標準的な緩衝液で行われます。 一般的な目的のために、pH4.00およびpH10.00の緩衝液が適している。 PH計に第一の標準的な緩衝の価値とメーターの示度の同輩を置く1つの口径測定制御および第2緩衝の価値にメーターの示度を調節する第2制御があ 第三の制御は、温度を設定することができます。 いろいろな製造者から利用できる標準的な緩衝磨き粉は通常緩衝制御の温度依存性を文書化する。 より正確な測定には、3つの異なるpH値での校正が必要になることがあります。 あるpHのメートルは電極の調査の温度の熱電対を作り付けの温度係数の訂正に、与える。 校正プロセスは、プローブによって生成される電圧（pH単位あたり約0.06ボルト）をpHスケールと相関させます。 よい実験室の練習は、各測定の後で、調査が測定される解決の跡を取除くために蒸留水か脱イオンされた水と洗浄され、サンプルを薄くし、こうして読書を変えることができる残りの水を吸収するために科学的なワイプとしみ出され、次に特定の調査のタイプのために適した貯蔵の解決で浸されることを指示する。