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pHガラス電極

1909
  • Fritz Haber
  • Zygmunt Klemensiewicz
  • Duncan A. MacInnes
  • Malcolm Dole
  • Arnold Orville Beckman
分析化学において水素イオン濃度を測定するために用いられるpHガラス電極。

(画像はイメージです)

pHメーターは2つの電極間の電圧を測定し、それをpH値に変換します。コアコンポーネントはガラス電極で、これは薄いガラス球が hydrogen ion activity. The potential difference, E, between the glass electrode and a stable reference electrode is linearly proportional to the pH according to a form of the ネルンスト 式:[latex]E = K + frac{2.30​​3RT}{F}pH[/latex]。

The glass electrode functions as an ion-selective electrode. Its tip is a thin membrane of a special glass (typically a silicate glass doped with alkali metal ions) that has been hydrated. This hydration creates a gel layer on both the inner and outer surfaces. An ion-exchange equilibrium is established between the alkali metal ions in the glass and the hydrogen ions in the solution. This process creates a boundary potential across the membrane that is dependent on the difference in 水素イオン activity between the internal solution (which has a fixed pH) and the external sample solution.

この電位は、銀/塩化銀(Ag/AgCl)電極やカロメル電極など、一定の電位を維持する参照電極を基準として測定されます。多くの場合、単一の複合プローブで構成される装置全体は、既知のpHの緩衝溶液を用いて校正されます。ガラス電極は内部抵抗が高いため、システムの平衡状態を変化させるような大きな電流を流さずに、小さな電位差を正確に測定するには、高インピーダンスの電圧計(pH計自体)が必要です。

UNESCO Nomenclature: 2201
分析化学

タイプ

物理デバイス

混乱

革命的

使用法

広く普及している

前駆物質

  • ネルンスト equation (1889)
  • ボルタによるガルバニ電池の発見
  • イオン交換現象の理解
  • 安定した参照電極(例:カロメル電極)の開発

アプリケーション

  • 実験室での化学分析
  • 工業 プロセス制御
  • 環境モニタリング
  • 医療診断
  • 食品科学
  • 養殖

特許:

  • US2058761

潜在的なイノベーションのアイデア

  • micro-pH electrodes for intracellular measurements
  • solid-state, non-glass pH sensors using ion-sensitive field-effect transistors (ISFET)
  • disposable pH test strips with integrated electronics
  • fiber-optic pH sensors (optodes) for remote sensing
  • implantable pH sensors for continuous physiological monitoring
  • high-temperature/high-pressure pH probes for geothermal and deep-sea exploration
  • flow-through pH sensors for continuous industrial process monitoring
  • multi-parameter water quality sondes combining pH, conductivity, and dissolved oxygen sensors
  • wireless, IoT-enabled pH sensors for smart farming networks
  • pH-sensing smart packaging that indicates food spoilage
関連キーワード:pHメーター、ガラス電極、参照電極、ネルンストの式、電位差測定法、電気化学、分析機器、校正、緩衝溶液、電圧。

歴史的背景

PH Glass Electrode

1902
1904
1907
1909
1910
1912
1915
1902
1902
1907
1909
1910
1911-04-08
1913
1915

(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)

10年目 周年

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