หลักการพื้นฐานของการวัดค่า pH
วิธีการตรวจวัดกระแสศูนย์ที่คุ้นเคยและเก่าแก่ซึ่งใช้ในการระบุกระบวนการเกิดปฏิกิริยาเคมีน่าจะเป็นการวัดค่า pH โดยทั่วไปแล้ว การวัดค่า pH ใช้ในการระบุความเป็นกรดหรือความเป็นด่างของสารละลาย แม้แต่น้ำบริสุทธิ์ทางเคมีก็มีปริมาณการแยกตัวเล็กน้อย และสมการไอออไนเซชันของมันคือ: H2O H2O=H3O-OH - (1) เนื่องจากน้ำในปริมาณเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่ถูกแยกออกจากกัน ความเข้มข้นของโมลของ โดยทั่วไปไอออนจะเป็นเลขยกกำลังลบ เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้เลขยกกำลังลบของความเข้มข้นของโมลาร์ในการคำนวณ นักชีววิทยา โซเรนเซน เสนอแนะในปี 1909 ให้แทนที่ค่าที่ไม่สะดวกนี้ด้วยลอการิทึม และกำหนดให้เป็น "ค่า pH" ในทางคณิตศาสตร์ ค่า pH ถูกกำหนดให้เป็นลอการิทึมลบของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนที่ใช้กันทั่วไป นั่นคือ pH=หนึ่งล็อก [H]
(2) เนื่องจากผลิตภัณฑ์ไอออนขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก สำหรับค่า pH ของการควบคุมกระบวนการ จึงจำเป็นต้องทราบคุณลักษณะอุณหภูมิของสารละลายไปพร้อมๆ กัน เมื่อตัวกลางที่วัดได้อยู่ที่อุณหภูมิเดียวกันเท่านั้นจึงจะสามารถเปรียบเทียบค่า pH ของตัวกลางได้ เพื่อให้ได้ค่า pH ที่ทำซ้ำได้ การวิเคราะห์โพเทนชิโอเมตริกจึงถูกนำมาใช้ในการวัดค่า pH อิเล็กโทรดที่ใช้ในวิธีการวิเคราะห์ศักยภาพเรียกว่าแบตเตอรี่หลัก แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่นี้เรียกว่าแรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) แรงเคลื่อนไฟฟ้า (EMF) นี้ประกอบด้วยแบตเตอรี่สองก้อนครึ่ง เซลล์ครึ่งหนึ่งเรียกว่าอิเล็กโทรดการวัด และศักยภาพของมันสัมพันธ์กับกิจกรรมของไอออนจำเพาะ อีกครึ่งเซลล์เป็นครึ่งเซลล์อ้างอิง ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าอิเล็กโทรดอ้างอิง ซึ่งโดยปกติจะเชื่อมต่อกับสารละลายวัดค่าและเชื่อมต่อกับมิเตอร์วัดค่า pH อุตสาหกรรม อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานคือจุดอ้างอิงสำหรับการวัดค่าที่เป็นไปได้ทั้งหมด อิเล็กโทรดไฮโดรเจนมาตรฐานคือลวดแพลตตินัมที่ชุบด้วยไฟฟ้า (เคลือบ) ด้วยแพลทินัมคลอไรด์ และล้อมรอบด้วยก๊าซไฮโดรเจน อิเล็กโทรดวัดค่า pH ที่คุ้นเคยและใช้กันมากที่สุดคืออิเล็กโทรดแก้ว เป็นหลอดแก้วที่มีฟิล์มแก้วไวต่อ pH เป่าที่ปลาย หลอดนี้เต็มไปด้วยสารละลายบัฟเฟอร์ KCI ที่มี AgCI อิ่มตัว โดยมีค่า pH เท่ากับ 7 ความต่างศักย์ที่มีอยู่ทั้งสองด้านของฟิล์มแก้วและสะท้อนถึงค่า pH เป็นไปตามสูตร Nernst: E=Eo 1n [H3oq (3) n.] ในสูตร E คือศักยภาพ E คือแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานของอิเล็กโทรด R คือค่าคงที่ของก๊าซ; T คืออุณหภูมิเคลวิน F คือค่าคงที่ฟาราเดย์ N คือความจุของไอออนที่วัดได้ [H2O] คือกิจกรรมของ H2O ไอออน ดังที่เห็นได้จากสมการข้างต้น มีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างศักย์ E กับกิจกรรมและอุณหภูมิของไอออน H2O ที่อุณหภูมิหนึ่ง การวัดศักย์ E จะสามารถคำนวณ ln [H O] (แปลงเป็นบันทึก [H O] เพื่อให้ได้ pH) ซึ่งเป็นหลักการพื้นฐานของการตรวจจับ pH ในสูตร Nernst อุณหภูมิมีบทบาทสำคัญในการเป็นตัวแปร เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ค่าที่เป็นไปได้ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน สำหรับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 1 องศา จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ 0.2 mV/pH แสดงด้วยค่า pH โดยค่า pH จะแตกต่างกันไป 0.0033 ต่อ LPH ต่อ I~C ซึ่งหมายความว่าสำหรับการวัดประมาณ 20-30 องศาและ 7pH ไม่จำเป็นต้องชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิมากกว่า 30 องศาหรือน้อยกว่า 20 องศา และค่า pH มากกว่า 8 หรือน้อยกว่า 6 จะต้องชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
