قطب قياس الـ PH وطريقة اختياره
إن قطب قياس الأنتيمون هو عبارة عن شبه معدن ذو سطح نشط من الأنتيمون النقي. يخضع ملامسة الأنتيمون للقطب الكهربائي لتفاعل كيميائي لإنتاج طبقة أكسيد الهيدروجين. السبب وراء قدرة أقطاب الأنتيمون على الاستجابة للأس الهيدروجيني مثل الأقطاب الكهربائية الأخرى هو أن طبقة الأكسيد هذه يمكن أن تستشعر الأس الهيدروجيني. ومع ذلك، فإن أقطاب الأنتيمون ليست جيدة مثل أقطاب ترانزستور تأثير المجال الحساس للأيونات الزجاجية أو الأيونية (ISFET) للقياس، لأن استجابتها للأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة غير خطية. تقتصر درجة حرارته القياسية على 0-80~C، ونطاق الأس الهيدروجيني القياسي هو 2-11. يمكن أن تؤدي تفاعلات الأكسدة أو التشوه إلى مقاطعة قياس أقطاب الأنتيمون. على سبيل المثال، الأكسدة أو التشوه الناتج عن وجود الكلور أو الكبريتيت. لأن ملامسات الأنتيمون قد تستجيب للأكسدة أو التشوه المحتمل. نادرًا ما تُستخدم أقطاب الأنتيمون لقياس الرقم الهيدروجيني، إلا في العمليات التي تحتوي على محاليل حمض الهيدروفلوريك. لأن محلول حمض الهيدروفلوريك ذو قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من أو يساوي 4 يمكن أن يؤدي بسرعة إلى إتلاف أقطاب ترانزستور تأثير المجال الحساس للأيونات (ISFET) الزجاجية أو الأيونية. ومع ذلك، فإن استخدام أقطاب الأنتيمون في محاليل حمض الهيدروفلوريك محدود أيضًا، حيث يصعب تحقيق نتائج القياس عندما تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من أو تساوي 2.
يشتمل قطب قياس الزجاج على آلية زجاجية خاصة يمكنها إصدار إشارة mV تتغير مع الرقم الهيدروجيني. عادةً ما تظهر الأقطاب الكهربائية الزجاجية استجابة خطية للغاية لقيم الأس الهيدروجيني التي تتراوح من 1 إلى 12. توفر الشركات المصنعة للأقطاب الزجاجية عمومًا أقطابًا كهربائية بسماكات مختلفة لتناسب ظروف درجات الحرارة المختلفة. على سبيل المثال، الأقطاب الكهربائية الزجاجية بدرجات حرارة تتراوح من 0 إلى 80~C أو 20 إلى 110~(2) مناسبة. ومع ذلك، فإن الأقطاب الكهربائية الزجاجية السميكة لا تزال هشة وعرضة للكسر أو الكسر. يمكن أن يؤدي استخدام الأقطاب الكهربائية الزجاجية في المحاليل ذات الرقم الهيدروجيني أكبر من أو يساوي 11 إلى حدوث أخطاء في الصوديوم، بالمقارنة مع المحاليل ذات تركيزات الهيدروجين المنخفضة، وعادة ما تكون الأقطاب الكهربائية الزجاجية أكثر استجابة للحلول ذات تركيزات الصوديوم الأعلى. المحاليل الأخرى، مثل البوتاسيوم، معرضة أيضًا لهذا التفاعل. قراءات قياس الأس الهيدروجيني أقل من القيمة الحقيقية تحدث بشكل عام عند الرقم الهيدروجيني 0.1 إلى 0. 3. يمكن أن تؤدي محاليل الأس الهيدروجيني العالية أيضًا إلى تآكل القطب. يمكن أن تؤثر المحاليل ذات درجة الحرارة المرتفعة ودرجة الحموضة العالية على استجابة الأقطاب الكهربائية الزجاجية للأس الهيدروجيني وتقصير عمرها الافتراضي. يتم استخدام أقطاب زجاجية أكثر سمكًا في المحاليل ذات الرقم الهيدروجيني العالي. في المقابل، في المحاليل ذات الرقم الهيدروجيني المنخفض، مثل الرقم الهيدروجيني أقل من أو يساوي 1، فإن القطب الزجاجي سوف ينتج خطأ حمضيًا. ونظرًا لأن نسبة الحمض إلى الماء مرتفعة في المحلول، فسوف يتأثر كل من الغشاء الزجاجي واستجابة القطب الكهربائي. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤثر المحاليل ذات التركيزات الحمضية العالية على الدقة، ومن المهم أيضًا ملاحظة أن حمض الهيدروفلوريك يمكن أن يؤدي إلى تآكل القطب الزجاجي وإتلافه في النهاية. القاعدة الشائعة هي أن حمض الهيدروفلوريك أو المحاليل التي تحتوي على درجة حموضة أقل من أو تساوي 4 سوف تقصر من عمر الأقطاب الكهربائية الزجاجية. التفسير الأكثر دقة هو أن الأقطاب الكهربائية الزجاجية غير مستقرة ويمكن أن تتآكل عند قياسها في 10 مول/لتر من حمض الهيدروفلوريك. بالمقارنة مع الأقطاب الكهربائية الزجاجية، تتمتع أقطاب قياس الأنتيمون بمقاومة أقوى بكثير للتآكل الناتج عن حمض الهيدروفلوريك.
3 تم استخدام قطب قياس ترانزستور تأثير المجال الحساس للأيونات (ISFET) كجهاز استشعار منذ سبعينيات القرن العشرين، ولكن تم استخدامه مؤخرًا فقط في القياس الصناعي. السبب الرئيسي هو أن تصميم قطب ISFET غالبًا ما ينتج عنه أخطاء في القياس ويحتاج إلى معايرته بشكل متكرر كل يوم. ترانزستور تأثير المجال الحساس للأيونات (أداء ISFET. بالمقارنة مع الأقطاب الكهربائية الزجاجية، لا يوجد به خطأ في الصوديوم ويكون الخطأ الحمضي أصغر بكثير في المحاليل ذات الأس الهيدروجيني المنخفض مقارنة بالأقطاب الكهربائية الزجاجية. لن يقطع تفاعل الأكسدة/التشوه استجابة الأس الهيدروجيني للمجال الحساس للأيونات في الواقع، لم يتم العثور حتى الآن على انقطاعها بسبب أي ظرف من الظروف ضمن نطاق الأس الهيدروجيني l2، ولا يمكن لأقطاب الأنتيمون الاستجابة إلا ضمن نطاق الأس الهيدروجيني الذي يبلغ 1 لتر. علاوة على ذلك، فهو قوي جدًا بطبيعته، في حين أن الأقطاب الكهربائية الزجاجية هشة في العديد من بيئات القياس، فإن قطب الأس الهيدروجيني للترانزستورات ذات التأثير الميداني الحساس للأيونات أقل عرضة للتآكل الكيميائي، وتلوث المسبار، والضرر العام من أقطاب الأنتيمون أو الزجاج، ومع ذلك، لا يزال التصميم الحالي به عيوب، فهو أكثر عرضة للتآكل عند درجات الحرارة العالية من أقطاب الزجاج، على الرغم من أنه يمكنه الحفاظ على دقة القياس بشكل أفضل من الزجاج أو أقطاب الأنتيمون. يمكن أن يؤدي حمض الهيدروفلوريك أيضًا إلى إتلافه بسرعة. بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض التآكل الكيميائي يسبب في الواقع تآكلًا أكثر خطورة لأقطاب ترانزستور تأثير المجال الحساس للأيونات من أقطاب الزجاج أو الأنتيمون
