ประกอบด้วย อิเล็กโทรดชี้วัด และ อิเล็กโทรดอ้างอิง
อิเล็กโทรดชี้วัด ประกอบด้วยอิเล็กโทรดแพลทินัมที่มีแก๊สไฮโดรเจน (ที่มีแรงดัน 101 kPa) พาดผ่าน เนื่องจากอิเล็กโทรดชนิดนี้มีความยุ่่งยากในการใช้งาน และมีความเป็นพิษ จึงเปลี่ยนมาใช้อิเล็กโทรดแก้วแทน
ศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในระบบของอิเล็กโทรดแก้วนั้นจะแปรผันตรงกับค่า pH ความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงนี้หาได้โดยนำค่าศักย์ไฟฟ้า (mV) และ ค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานที่มีค่า pH ต่างๆ กันมาเขียนกราฟ (ดังรูปที่ 1)
เนื่องจากปฏิกิริยาของ single ion (เช่น aH+) ไม่สามารถตรวจวัดได้ จึงตรวจในหน่วยของ pH ด้วยการวัดศักย์ไฟฟ้า
ค่า pH ของตัวอย่างจะตรวจวัดออกมาในหน่วยของ pH โดยอาศัยความสัมพันธ์ดังสมการข้าล่างนี้
จากสมการของ pHx (ด้านบน) ถือเอาว่า ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ไฟฟ้าตัวอย่างและบัฟเฟอร์ที่เกิดขึ้นนั้น มาจาก hydrogen ion activity โดยไม่มีผลกระทบจากองค์ประกอบของตัวอย่าง ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างของเราจะมีชนิดไอออนิกที่แตกต่างกัน และไอออนิกที่แข็งแรง สองปัจจัยนี้มีผลกระทบต่อ H+ activity นี่คือข้อจำกัดของการวัด pH ดังนั้นเพื่อความถูกต้องค่าระหว่าง Ex และ Es ควรมีค่าแตกต่างกันน้อยน้อย ต้องเจือจางตัวอย่างด้วยสารละลายที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ (aqueous solution) (<0.2M) (เลือกบัฟเฟอร์ที่เหมือนกับตัวอย่าง) การวัดค่า pH จะไม่แม่นยำหากเป็นสารที่ไม่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ (nonaqueous media), suspension, colloids หรือ high-ionic-strength solutions
เครื่องมือสำหรับวัดค่า pH นั้น ต้องสอบเทียบศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดชี้วัดและอิเล็กโทรดอ้างอิงด้วยสารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานที่รู้ค่าแล้ว (ของ NIST, National Institute of Standards and Technology)
อิเล็กโทรดชี้วัด ประกอบด้วยอิเล็กโทรดแพลทินัมที่มีแก๊สไฮโดรเจน (ที่มีแรงดัน 101 kPa) พาดผ่าน เนื่องจากอิเล็กโทรดชนิดนี้มีความยุ่่งยากในการใช้งาน และมีความเป็นพิษ จึงเปลี่ยนมาใช้อิเล็กโทรดแก้วแทน
ศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในระบบของอิเล็กโทรดแก้วนั้นจะแปรผันตรงกับค่า pH ความสัมพันธ์เชิงเส้นตรงนี้หาได้โดยนำค่าศักย์ไฟฟ้า (mV) และ ค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานที่มีค่า pH ต่างๆ กันมาเขียนกราฟ (ดังรูปที่ 1)
เนื่องจากปฏิกิริยาของ single ion (เช่น aH+) ไม่สามารถตรวจวัดได้ จึงตรวจในหน่วยของ pH ด้วยการวัดศักย์ไฟฟ้า
ค่า pH ของตัวอย่างจะตรวจวัดออกมาในหน่วยของ pH โดยอาศัยความสัมพันธ์ดังสมการข้าล่างนี้
pHx = pHB ± F(Ex-Es) / 2.303 RT
เมื่อ pHx = ค่า pH ของตัวอย่างตรวจวัด
F = Faraday : 9.649 x 104 coulomb/mole
Ex = ศักย์ไฟฟ้าของตัวอย่าง (โวลท์,V)
Es = ศักย์ไฟฟ้าของบัฟเฟอร์ (โวลท์,V)
R = gas constant; 8.314 joule/(mole oK)
T = อุณหภูมิสัมบูรณ์, oK
จากสมการของ pHx (ด้านบน) ถือเอาว่า ศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ไฟฟ้าตัวอย่างและบัฟเฟอร์ที่เกิดขึ้นนั้น มาจาก hydrogen ion activity โดยไม่มีผลกระทบจากองค์ประกอบของตัวอย่าง ในทางปฏิบัติ ตัวอย่างของเราจะมีชนิดไอออนิกที่แตกต่างกัน และไอออนิกที่แข็งแรง สองปัจจัยนี้มีผลกระทบต่อ H+ activity นี่คือข้อจำกัดของการวัด pH ดังนั้นเพื่อความถูกต้องค่าระหว่าง Ex และ Es ควรมีค่าแตกต่างกันน้อยน้อย ต้องเจือจางตัวอย่างด้วยสารละลายที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ (aqueous solution) (<0.2M) (เลือกบัฟเฟอร์ที่เหมือนกับตัวอย่าง) การวัดค่า pH จะไม่แม่นยำหากเป็นสารที่ไม่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ (nonaqueous media), suspension, colloids หรือ high-ionic-strength solutions
เครื่องมือสำหรับวัดค่า pH นั้น ต้องสอบเทียบศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดชี้วัดและอิเล็กโทรดอ้างอิงด้วยสารละลายบัฟเฟอร์มาตรฐานที่รู้ค่าแล้ว (ของ NIST, National Institute of Standards and Technology)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น