อิเล็กโทรดวัดค่า pH และวิธีการเลือก
อิเล็กโทรดวัดพลวงเป็นโลหะกึ่งที่มีพื้นผิวแอคทีฟพลวงบริสุทธิ์ การสัมผัสพลวงของอิเล็กโทรดจะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีเพื่อสร้างชั้นไฮโดรเจนออกไซด์ สาเหตุที่อิเล็กโทรดพลวงสามารถตอบสนองต่อ pH ได้เช่นเดียวกับอิเล็กโทรดอื่นๆ ก็เนื่องมาจากชั้นออกไซด์นี้สามารถรับรู้ค่า pH ได้ อย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรดพลวงไม่ดีเท่ากับแก้วหรืออิเล็กโทรดทรานซิสเตอร์สนามผล (ISFET) ที่ไวต่อไอออนสำหรับการวัด เนื่องจากการตอบสนองต่อ pH และอุณหภูมิไม่เป็นเชิงเส้น อุณหภูมิมาตรฐานจำกัดอยู่ที่ 0-80~C และช่วง pH มาตรฐานคือ 2-11 ปฏิกิริยาออกซิเดชันหรือการเปลี่ยนรูปสามารถขัดขวางการวัดอิเล็กโทรดพลวงได้ ตัวอย่างเช่น การเกิดออกซิเดชันหรือการเสียรูปที่เกิดจากการมีคลอรีนหรือซัลไฟต์ เนื่องจากการสัมผัสพลวงอาจตอบสนองต่อการเกิดออกซิเดชันหรือการเสียรูปได้ ปัจจุบันอิเล็กโทรดพลวงไม่ค่อยได้ใช้สำหรับการวัดค่า pH เฉพาะในกระบวนการที่มีสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกเท่านั้น เนื่องจากสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกที่มีค่า pH น้อยกว่าหรือเท่ากับ 4 สามารถสร้างความเสียหายให้กับแก้วหรืออิเล็กโทรดทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามไวต่อไอออน (ISFET) ได้อย่างรวดเร็ว อย่างไรก็ตาม การใช้อิเล็กโทรดพลวงในสารละลายกรดไฮโดรฟลูออริกก็มีจำกัดเช่นกัน เนื่องจากเป็นการยากที่จะบรรลุผลการวัดเมื่อค่า pH น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2
อิเล็กโทรดตรวจวัดแก้วประกอบด้วยแก้วกลไกพิเศษที่สามารถส่งสัญญาณ mV ที่เปลี่ยนแปลงตาม pH โดยทั่วไป อิเล็กโทรดแก้วจะแสดงการตอบสนองเชิงเส้นตรงมากต่อค่า pH ที่มีค่าตั้งแต่ 1 ถึง 12 โดยทั่วไป ผู้ผลิตอิเล็กโทรดแก้วจะจัดหาอิเล็กโทรดที่มีความหนาต่างกันเพื่อให้เหมาะกับสภาวะอุณหภูมิต่างๆ ตัวอย่างเช่น อิเล็กโทรดแก้วที่มีอุณหภูมิตั้งแต่ 0 ถึง 80~C หรือ 20 ถึง 110~(2) มีความเหมาะสม อย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรดแก้วหนายังคงเปราะบางและมีแนวโน้มที่จะแตกหักหรือแตกหักง่าย การใช้อิเล็กโทรดแก้วในสารละลายที่มีค่า pH มากกว่าหรือเท่ากับ 11 อาจส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดเกี่ยวกับโซเดียม เมื่อเปรียบเทียบกับสารละลายที่มีความเข้มข้นของไฮโดรเจนต่ำกว่า อิเล็กโทรดแก้วมักจะตอบสนองต่อสารละลายที่มีความเข้มข้นของโซเดียมสูงกว่า สารละลายอื่นๆ เช่น โพแทสเซียม ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยานี้เช่นกัน การอ่านการวัดค่า pH ต่ำกว่าค่าจริงโดยทั่วไปจะเกิดขึ้นที่ pH 0 1 ถึง 0 3. สารละลาย pH สูงยังสามารถกัดกร่อนอิเล็กโทรดได้ สารละลายที่มีอุณหภูมิสูงและ pH สูงอาจส่งผลต่อการตอบสนองของอิเล็กโทรดแก้วต่อ pH และทำให้อายุการใช้งานสั้นลง อิเล็กโทรดแก้วที่หนาขึ้นใช้สำหรับสารละลาย pH สูง ในทางตรงกันข้าม ในสารละลาย pH ต่ำ เช่น pH น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1 อิเล็กโทรดแก้วจะทำให้เกิดข้อผิดพลาดของกรด เนื่องจากอัตราส่วนของกรดต่อน้ำในสารละลายสูง ทั้งฟิล์มแก้วและการตอบสนองของอิเล็กโทรดจะได้รับผลกระทบ นอกจากนี้ สารละลายที่มีความเข้มข้นของกรดสูงอาจส่งผลต่อความแม่นยำ และสิ่งสำคัญที่ควรทราบด้วยก็คือกรดไฮโดรฟลูออริกสามารถกัดกร่อนและทำให้อิเล็กโทรดแก้วเสียหายได้ในที่สุด กฎทั่วไปคือกรดไฮโดรฟลูออริกหรือสารละลายที่มีค่า pH น้อยกว่าหรือเท่ากับ 4 จะทำให้อายุการใช้งานของอิเล็กโทรดแก้วสั้นลง คำอธิบายที่ถูกต้องมากขึ้นคืออิเล็กโทรดแก้วไม่เสถียรและสามารถสึกกร่อนได้เมื่อวัดในกรดไฮโดรฟลูออริก 10 โมล/ลิตร เมื่อเปรียบเทียบกับอิเล็กโทรดแก้ว อิเล็กโทรดวัดพลวงมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนของกรดไฮโดรฟลูออริกได้ดีกว่ามาก
3 อิเล็กโทรดวัดค่าทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามไวต่อไอออน (ISFET) ถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์มาตั้งแต่ปี 1970 แต่เพิ่งถูกนำมาใช้ในการวัดทางอุตสาหกรรมเมื่อไม่นานมานี้ สาเหตุหลักก็คือ การออกแบบอิเล็กโทรด ISFET มักทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด และจำเป็นต้องสอบเทียบบ่อยๆ ทุกวัน ทรานซิสเตอร์สนามผลที่ไวต่อไอออน (ประสิทธิภาพของ ISFET เมื่อเปรียบเทียบกับอิเล็กโทรดแก้วแล้ว ไม่มีข้อผิดพลาดของโซเดียม และข้อผิดพลาดของกรดจะมีน้อยกว่ามากในสารละลาย pH ต่ำกว่าอิเล็กโทรดแก้ว ปฏิกิริยาออกซิเดชัน/การเปลี่ยนรูปจะไม่รบกวนการตอบสนอง pH ของสนามที่ไวต่อไอออน - ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์ ที่จริงแล้ว จนถึงขณะนี้ยังไม่พบว่าถูกรบกวนจากสถานการณ์ใดๆ อิเล็กโทรดของทรานซิสเตอร์ที่ไวต่อไอออนสามารถให้การตอบสนองเชิงเส้น mV ที่ถูกต้องจาก pH 0-14 อย่างไรก็ตาม อิเล็กโทรดแก้วสามารถตอบสนองได้เท่านั้น ภายในช่วง pH l2 และอิเล็กโทรดพลวงสามารถตอบสนองได้เฉพาะในช่วง pH 1l เท่านั้น นอกจากนี้ ยังมีความทนทานสูงโดยธรรมชาติ ในขณะที่อิเล็กโทรดแก้วมีความเปราะบาง ในสภาพแวดล้อมการวัดค่าต่างๆ อิเล็กโทรด pH ของทรานซิสเตอร์ที่มีผลกระทบต่อสนามที่ไวต่อไอออน ไวต่อการกัดกร่อนของสารเคมี การปนเปื้อนของโพรบ และความเสียหายทั่วไปน้อยกว่าอิเล็กโทรดพลวงหรือแก้ว อย่างไรก็ตาม การออกแบบในปัจจุบันยังคงมีข้อบกพร่อง ไวต่อสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงมากกว่าอิเล็กโทรดแก้ว แม้ว่าจะสามารถรักษาความแม่นยำในการวัดได้ดีกว่าแก้วก็ตาม หรืออิเล็กโทรดพลวง กรดไฮโดรฟลูออริกยังสามารถสร้างความเสียหายได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ การกัดกร่อนของสารเคมีบางชนิดทำให้เกิดการกัดกร่อนที่รุนแรงของอิเล็กโทรดทรานซิสเตอร์ที่ไวต่อไอออนมากกว่าอิเล็กโทรดแก้วหรือพลวง
