phメーターの原理

このアイデアは、フリッツハーバー（アンモニアと人工肥料の合成を発明した）とZygmunt Klemsiewicz [2] によってさらに取り入れ られました。 対数関数。

デンマークの生化学者ソレンソレンセンは、1909年にpHスケールを発明しました。

ガラスの壁の抵抗は非常に高く、通常は10〜100メガオームであるため、電子管が発明されるまで、ガラス電極の電圧を正確に測定できませんでした。 後で、温度補償付きの電界効果トランジスタ（FET）と集積回路（IC）の発明により、ガラス電極電圧を正確に測定することが可能になりました。 1つのpHユニットによって生成される電圧（pH = 7.00から8.00など）は、通常約60 mV（ミリボルト）です。 現在のpHメーターには、温度とキャリブレーションに必要な補正を行うマイクロプロセッサーが含まれています。 それでも、現代のpHメーターは依然としてドリフト（ゆっくりとした変化）に悩まされているため、頻繁に校正する必要があります。

塩とハロゲンイオンによる汚染を止めることができるように、ガラスの化学的性質も改善されました。 従来は塩化銀（AgCl）を使用していた参照電極は、 塩化カリウム （KgCl）溶液中の塩化第二水銀（HgCl）をゲル（ゼラチンのような）として使用するカロメル （塩化第一水銀、HgCl2）電極に取って代わられました。 しかし、電極には永遠の寿命がなく、電極が許容できないほどドリフトしたり、異常に落ち着くまでに異常に時間がかかる場合は、交換する必要があります。

[1]クレマーM（1906）：Z. Biol、47、562
[2]ハーバーFとZクレメンシエビッツ（1909）：Z. Physik。 Chem。、67、385

pHメーターは、ガラス電極（膜）内の既知の液体と外部の未知の液体との間の電気化学的電位を本質的に測定します。 薄いガラス球は、主に俊敏で小さな水素イオンがガラスと相互作用することを可能にするため、ガラス電極は、水素イオンの電気化学ポテンシャルまたは水素のポテンシャルを測定し ます。 電気回路を完成させるには、参照電極も必要です。 機器は電流を測定せず、電圧のみを測定しますが、参照電極からのイオンのわずかな漏れが必要であり、ガラス電極への導電性ブリッジを形成することに注意してください。 したがって、導電率の低い液体を移動する場合は、pHメーターを使用しないでください（したがって、小さな容器内で測定することをお勧めします）。
 

pHメーターは、参照電極の塩化第二水銀とその塩化カリウム液体、未知の液体、ガラス電極内部の溶液、およびその溶液と電位の間の電位を測定します（メーターから時計回りに図に従ってください）。銀電極。 しかし、未知の液体とガラス電極内部の溶液との間の電位のみがサンプル間で変化します。 したがって、他のすべての電位は式から校正できます。

カロメル参照電極は、塩化カリウム（KCl）電解液を備えたガラス管で構成され、KCLエレメントの端で塩化第二水銀エレメントと密接に接触しています。 これは壊れやすい構造であり、多孔質セラミックまたは類似の材料で作られた液体接合チップで接合されています。 この種の電極は、重金属やナトリウムによって容易に「被毒」されません。
ガラス電極は、薄いガラス球が溶接された頑丈なガラス管で構成されています。 内部には、pH 7.0に緩衝された既知の塩化カリウム（KCl）溶液があります。 塩化銀の先端を持つ銀電極が内部の溶液と接触します。 電子干渉を最小限に抑えるために、プローブは、多くの場合ガラス電極の内部にあるホイルシールドでシールドされています。
最近のほとんどのpHメーターには、サーミスタ温度プローブも備わっています。これにより、温度によってpHが多少変化するため、自動温度補正が可能になります。
 

pHメーターの手入れは、使用する電極の種類によって異なります。 メーカーの推奨事項を検討してください。 頻繁に使用する場合は、電極を湿らせておくとよいでしょう。乾燥した電極の保湿には、信号のドリフトを伴うため、長時間かかるためです。 ただし、最新のpHメーターは、水道水または塩化カリウムで十分にすすがれていれば、電極が乾いても問題ありません。 遠征中に海水を測定する場合、pHメーターを海水で湿らせておくことができます。 ただし、長期間、塩化カリウムの溶液をpH = 4で、またはpH = 4.01の酸性キャリブレーションバッファーで湿らせることをお勧めします。 pHメーターは蒸留水に放置したくない。
pHプローブは酸性溶液で湿った状態に保たれているため、テストバイアルに挿入する前に洗浄しないと結果に影響を与える可能性があります。 pH = 4の液体は、pH = 8の液体よりも水素イオンが10,000多いことに注意してください。 したがって、400滴のpH = 8を測定するバイアル内の1滴のpH = 4は、実際に測定を混乱させます！ また、校正溶液はpHレベルを一定に維持しようとする化学緩衝液で構成されているため、緩衝液によるテストバイアルの汚染は非常に深刻です。

[1] アボガドロの定数は602,213,670,000,000,000,000,000（602,214兆兆）または6.02E23で、アメデオアボガドロに因んで名付けられました。 化学物質1モルには、この数の分子が含まれています。 アメデオ・アボガドロ （1776-1856）はイタリアの物理学者でした。 彼は1811年に彼の有名な仮説を提案しました。これは現在アボガドロの法則として知られています。 法律では、同じ温度と圧力で等しい量のすべてのガスに同じ数の分子が含まれると述べられています。 アボガドロはまた、原子と分子を区別し、原子量の正しい表を決定することを可能にしました。
[2] Seafriends Webサイトでは、2.34E-4が2.34 x 10 ^-4を意味するように、指数表記Eを頻繁に使用しています。