Elettrodo di misurazione del pHmetro e relativo metodo di selezione
L'elettrodo di misura dell'antimonio è un semimetallo con una superficie attiva di antimonio puro. Il contatto in antimonio dell'elettrodo subisce una reazione chimica per produrre uno strato di ossido di idrogeno. Il motivo per cui gli elettrodi di antimonio possono rispondere al pH come gli altri elettrodi è perché questo strato di ossido può rilevare il pH. Tuttavia, gli elettrodi di antimonio non sono efficaci per la misurazione quanto gli elettrodi in vetro o con transistor a effetto di campo sensibile agli ioni (ISFET), poiché la loro risposta al pH e alla temperatura non è lineare. La sua temperatura standard è limitata a 0-80~C e l'intervallo di pH standard è 2-11. Reazioni di ossidazione o deformazione possono interrompere la misurazione degli elettrodi di antimonio. Ad esempio, ossidazione o deformazione causata dalla presenza di cloro o solfito. Perché i contatti di antimonio possono rispondere a possibili ossidazioni o deformazioni. Gli elettrodi all'antimonio vengono ora utilizzati raramente per la misurazione del pH, solo in processi contenenti soluzioni di acido fluoridrico. Perché una soluzione di acido fluoridrico con un valore di pH inferiore o uguale a 4 può danneggiare rapidamente gli elettrodi di vetro o del transistor a effetto di campo sensibile agli ioni (ISFET). Tuttavia, anche l'uso degli elettrodi all'antimonio nelle soluzioni di acido fluoridrico è limitato, poiché è difficile ottenere risultati di misurazione quando il valore del pH è inferiore o uguale a 2.
L'elettrodo di misura in vetro include uno speciale meccanismo in vetro che può emettere un segnale mV che cambia con il pH. Gli elettrodi di vetro tipicamente mostrano una risposta in mV molto lineare a valori di pH compresi tra 1 e 12. I produttori di elettrodi di vetro generalmente forniscono elettrodi di diverso spessore per adattarsi a varie condizioni di temperatura. Ad esempio, sono adatti elettrodi di vetro con temperature comprese tra 0 e 80~C o tra 20 e 110~(2). Anche così, gli elettrodi di vetro spesso sono ancora fragili e soggetti a rotture o rotture. L'utilizzo di elettrodi di vetro in soluzioni con un pH maggiore o uguale a 11 può provocare errori di sodio, rispetto a soluzioni con concentrazioni di idrogeno inferiori, gli elettrodi di vetro sono generalmente più reattivi alle soluzioni con concentrazioni di sodio più elevate. Anche altre soluzioni, come il potassio, sono soggette a questa reazione. Le letture della misurazione del pH inferiori al valore reale generalmente si verificano a pH compreso tra 0,1 e 0,3. Anche soluzioni con pH elevato possono corrodere l'elettrodo. Le soluzioni ad alta temperatura e pH elevato possono influenzare la risposta degli elettrodi di vetro al pH e ridurne la durata. Elettrodi di vetro più spessi vengono utilizzati per soluzioni a pH elevato. Al contrario, in soluzioni a basso pH, come pH inferiore o uguale a 1, l'elettrodo di vetro produrrà un errore acido. Poiché il rapporto tra acido e acqua nella soluzione è elevato, sia la pellicola di vetro che la risposta dell'elettrodo ne risentiranno. Inoltre, le soluzioni con elevate concentrazioni di acido possono influire sulla precisione ed è anche importante notare che l'acido fluoridrico può corrodere e infine danneggiare l'elettrodo di vetro. Una regola comune è che l'acido fluoridrico o soluzioni con pH inferiore o uguale a 4 riducono la durata degli elettrodi in vetro. Una spiegazione più accurata è che gli elettrodi di vetro sono instabili e possono corrodersi se misurati in 10 mol/L di acido fluoridrico. Rispetto agli elettrodi di vetro, gli elettrodi di misura all'antimonio hanno una resistenza molto maggiore alla corrosione dell'acido fluoridrico.
3 L'elettrodo di misura con transistor a effetto di campo sensibile agli ioni (ISFET) è stato utilizzato come sensore fin dagli anni '70, ma solo di recente è stato utilizzato nelle misurazioni industriali. Il motivo principale è che la progettazione dell'elettrodo ISFET produce spesso errori di misurazione e necessita di essere calibrato frequentemente ogni giorno. Il transistor a effetto di campo sensibile agli ioni (prestazioni ISFET. Rispetto agli elettrodi di vetro, non presenta errori di sodio e l'errore di acido è molto più piccolo nelle soluzioni a basso pH rispetto agli elettrodi di vetro. La reazione di ossidazione/deformazione non interromperà la risposta al pH del campo sensibile agli ioni ad effetto di campo. Infatti, finora non è stato riscontrato che venga interrotto da alcuna circostanza. Gli elettrodi a transistor ad effetto di campo sensibili agli ioni possono fornire la corretta risposta lineare in mV dal pH 0-14 nell'intervallo di pH di l2 e gli elettrodi di antimonio possono rispondere solo entro l'intervallo di pH di 1l Inoltre, è intrinsecamente molto robusto, mentre gli elettrodi di vetro sono fragili In molti ambienti di misurazione, l'elettrodo di pH dei transistor a effetto di campo sensibili agli ioni lo è meno suscettibile alla corrosione chimica, alla contaminazione della sonda e ai danni generali rispetto agli elettrodi in antimonio o in vetro. Tuttavia, il design attuale presenta ancora dei difetti. È più suscettibile alle soluzioni corrosive ad alta temperatura rispetto agli elettrodi in vetro, sebbene possa mantenere la precisione della misurazione meglio del vetro. o elettrodi di antimonio. Anche l'acido fluoridrico può danneggiarlo rapidamente. Inoltre, alcuni tipi di corrosione chimica provocano effettivamente una corrosione più grave degli elettrodi dei transistor a effetto di campo sensibili agli ioni rispetto agli elettrodi di vetro o di antimonio.
