PH-metermeetelektrode en de selectiemethode ervan
De antimoonmeetelektrode is een halfmetaal met een zuiver antimoonactief oppervlak. Het antimooncontact van de elektrode ondergaat een chemische reactie waarbij een waterstofoxidelaag ontstaat. De reden waarom antimoonelektroden net als andere elektroden op de pH kunnen reageren, is omdat deze oxidelaag de pH kan waarnemen. Antimoonelektroden zijn echter niet zo goed als glas- of iongevoelige veldeffecttransistor (ISFET)-elektroden voor metingen, omdat hun reactie op pH en temperatuur niet-lineair is. De standaardtemperatuur is beperkt tot 0-80~C en het standaard pH-bereik is 2-11. Oxidatie- of vervormingsreacties kunnen de meting van antimoonelektroden onderbreken. Bijvoorbeeld oxidatie of vervorming veroorzaakt door de aanwezigheid van chloor of sulfiet. Omdat antimooncontacten kunnen reageren op mogelijke oxidatie of vervorming. Antimoonelektroden worden nu zelden gebruikt voor pH-metingen, alleen in processen die fluorwaterstofzuuroplossingen bevatten. Omdat een fluorwaterstofzuuroplossing met een pH-waarde kleiner dan of gelijk aan 4 de elektroden van glas of iongevoelige veldeffecttransistors (ISFET) snel kan beschadigen. Het gebruik van antimoonelektroden in fluorwaterstofzuuroplossingen is echter ook beperkt, omdat het moeilijk is om meetresultaten te verkrijgen wanneer de pH-waarde kleiner dan of gelijk is aan 2.
De glazen meetelektrode bevat een speciaal glasmechanisme dat een mV-signaal kan uitzenden dat verandert met de pH. Glaselektroden vertonen doorgaans een zeer lineaire mV-respons op pH-waarden variërend van 1 tot 12. Fabrikanten van glaselektroden leveren over het algemeen elektroden met verschillende diktes om aan verschillende temperatuuromstandigheden te voldoen. Glaselektroden met temperaturen variërend van 0 tot 80~C of 20 tot 110~(2) zijn bijvoorbeeld geschikt. Toch zijn dikke glaselektroden nog steeds kwetsbaar en vatbaar voor breuk of breuk. Het gebruik van glaselektroden in oplossingen met een pH groter dan of gelijk aan 11 kan leiden tot natriumfouten. In vergelijking met oplossingen met lagere waterstofconcentraties reageren glaselektroden gewoonlijk beter op oplossingen met hogere natriumconcentraties. Andere oplossingen, zoals kalium, zijn ook gevoelig voor deze reactie. pH-meetwaarden die lager zijn dan de werkelijke waarde komen doorgaans voor bij pH 0,1 tot 0,3. Oplossingen met een hoge pH kunnen de elektrode ook corroderen. Oplossingen met een hoge temperatuur en een hoge pH kunnen de reactie van glaselektroden op de pH beïnvloeden en hun levensduur verkorten. Voor oplossingen met een hoge pH worden dikkere glaselektroden gebruikt. Bij oplossingen met een lage pH, zoals pH kleiner dan of gelijk aan 1, zal de glaselektrode daarentegen een zuurfout produceren. Omdat de verhouding tussen zuur en water in de oplossing hoog is, zullen zowel de glasfilm als de elektroderespons worden beïnvloed. Bovendien kunnen oplossingen met hoge zuurconcentraties de nauwkeurigheid beïnvloeden, en het is ook belangrijk op te merken dat fluorwaterstofzuur de glaselektrode kan corroderen en uiteindelijk kan beschadigen. Een algemene regel is dat fluorwaterstofzuur of oplossingen met een pH kleiner dan of gelijk aan 4 de levensduur van glaselektroden zullen verkorten. Een nauwkeurigere verklaring is dat glaselektroden onstabiel zijn en kunnen corroderen als ze worden gemeten in 10 mol/l waterstoffluoride. Vergeleken met glaselektroden hebben antimoonmeetelektroden een veel sterkere weerstand tegen fluorwaterstofzuurcorrosie.
3 De ion-gevoelige veldeffecttransistor (ISFET)-meetelektrode wordt al sinds de jaren zeventig als sensor gebruikt, maar wordt pas sinds kort gebruikt bij industriële metingen. De belangrijkste reden is dat het ontwerp van de ISFET-elektrode vaak meetfouten oplevert en dagelijks regelmatig moet worden gekalibreerd. De ionengevoelige veldeffecttransistor (ISFET-prestaties). Vergeleken met glaselektroden heeft deze geen natriumfout en is de zuurfout veel kleiner bij oplossingen met een lage pH dan bij glaselektroden. De oxidatie-/vervormingsreactie zal de pH-respons van het ionengevoelige veld niet onderbreken -effecttransistoren Tot nu toe is nog niet gebleken dat deze door enige omstandigheid wordt onderbroken. Ionengevoelige veldeffecttransistorelektroden kunnen de juiste lineaire mV-respons leveren vanaf pH 0-14 binnen het pH-bereik van l2, en antimoonelektroden kunnen alleen reageren binnen het pH-bereik van 1 l. Bovendien is het inherent zeer stevig, terwijl glaselektroden kwetsbaar zijn. In veel meetomgevingen is de pH-elektrode van ionengevoelige veldeffecttransistors dat wel minder gevoelig voor chemische corrosie, sondeverontreiniging en algemene schade dan antimoon- of glaselektroden. Het huidige ontwerp vertoont echter nog steeds gebreken. Het is gevoeliger voor corrosieve oplossingen bij hoge temperaturen dan glaselektroden, hoewel het de meetnauwkeurigheid beter kan handhaven dan glas of antimoonelektroden. Fluorwaterstofzuur kan het ook snel beschadigen. Bovendien veroorzaakt een bepaalde chemische corrosie feitelijk een ernstiger corrosie van iongevoelige veldeffecttransistorelektroden dan glas- of antimoonelektroden.
