無(wú)論是便攜式PH計(jì)還是在線PH在線檢測(cè)儀，關(guān)鍵的檢測(cè)傳感器為PH電極，今天我們探討一下PH電極基本原理。
電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個(gè)系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動(dòng)勢(shì)（EMF）。此電動(dòng)勢(shì)（EMF）由二個(gè)半電池構(gòu)成。其中一個(gè)半電池稱作測(cè)量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)；另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是與測(cè)量溶液相連。

1-電極電纜線接口；2-參比電解液填充口；3-電極桿；4-電極頭；

1-參比電極的Ag/AgCl參比芯；2-電解液隔膜，參比電極的隔膜；3-玻璃膜（相當(dāng)于測(cè)量電極）。

用此種玻璃膜把pH值不同的兩溶液隔開(kāi)，膜電勢(shì)的值由兩邊溶液的pH差值決定。如果固定一邊溶液的pH值，則整個(gè)膜電勢(shì)只隨另一邊溶液的pH值變化，因此，用它制成氫離子指示電極。

電極原理

從pH電極感應(yīng)H⁺活度變化的機(jī)理可得知，一個(gè)pH電極感應(yīng)H⁺活度變化的部位是玻璃膜。玻璃膜表面有一層大約0.1mm的水合層，在酸性條件下，待測(cè)溶液中的氫離子進(jìn)入到水合層，在堿性條件下，水合層中的氫離子擴(kuò)散到待測(cè)溶液中，這種進(jìn)入和擴(kuò)散過(guò)程會(huì)形成一個(gè)膜電位，即為U₁。

pH電極測(cè)定電位過(guò)程中電位變化、玻璃膜相對(duì)于測(cè)定溶液電位U₁與待測(cè)溶液的氫離子活度關(guān)系可根據(jù)Nernst方程進(jìn)行推斷和計(jì)算：

其中U₀=U₂+U₃+U₄

U：指示電極與參比電極間的電位；

U₀：電極標(biāo)準(zhǔn)電位,與電極結(jié)構(gòu)有關(guān)；

R：氣體常數(shù)（8.31441J•K^-1•mol^-1）；

Z：分析離子H⁺的電荷數(shù)（此時(shí)Z=1）；

F：法拉第常數(shù)（96484.56C·mol^-1）；

T：絕對(duì)溫度K(T=t+273.15)；

Nernst方程中的斜率是指理論電極斜率，電極斜率對(duì)應(yīng)于分析離子變化引起的十冪次方的電位變化，與電極的結(jié)構(gòu)、溫度及待測(cè)離子的電荷有關(guān)。對(duì)于一價(jià)正電荷離子(z=+1)，25℃時(shí)，理論電極斜率等于59.16mV。