能斯特方程式(Nernst equation)與酸鹼度計(pH Meter)關係

根據能斯特方程式,在化學反應中
𝑎𝐴+𝑏𝐵⇋𝑐𝐶+𝑑𝐷
                           𝑎𝐴+𝑏𝐵⇋𝑐𝐶+𝑑𝐷
電位與反應平衡狀態關係為
𝐸=𝐸0−𝑅𝑇/𝑛𝐹 𝑙𝑛 [𝐶]𝑐[𝐷]𝑑/[𝐴]𝑎[B]𝑏
pH meter玻璃電極的方程式可表示為:
𝑹𝒆𝒇𝟏‖[𝐇+]┤|  Glass membrane|[𝐇+]|𝑹𝒆𝒇𝟐
其中玻璃電極內外層分別與玻璃電極內部及外部溶液進行氫離子交換,並量測其電位E1 & E2
H+Glass1- ⇋ H+1 + Glass1-     H+1 : 外部溶液氫離子濃度
                           𝐸1=𝐸10−0.0592/1  log⁡〖[𝐻+]1/([H+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠1)〗H+Glass2- ⇋ H+2 + Glass2-     H+2 : 內部溶液氫離子濃度
                           𝐸2=𝐸20−0.0592/1  log⁡〖[𝐻+]2/([H+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠2)〗
透過量測內外玻璃膜電位差(Eb)與pH值作圖,可得以下關係式:
𝐸𝑏=𝐸1−𝐸2 (Eb : Boundary Potential)
                           𝐸𝑏= (𝐸10−0.0592/1  log⁡〖[𝐻+]1/([H+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠1)  〗)− (𝐸20−0.0592/1  log⁡〖[𝐻+]2/([H+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠2)  〗)
                           =𝐸10−0.0592 log⁡[𝐻+] 1+0.0592 log⁡[𝐻+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠1−(𝐸20−0.0592 log⁡[𝐻+]2+0.0592log[H+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠2) 
                           =(𝐸10−𝐸20+0.0592 log⁡[𝐻+] 𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠1−0.0592 log⁡[𝐻+] 𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠2+0.0592 log⁡[𝐻+] 2)−0.0592 log⁡[𝐻+] 1
                           =(𝐸10−𝐸20+0.0592log ([H+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠1)/([H+]𝐺𝑙𝑎𝑠𝑠2)+0.0592log[𝐻+]2)−0.0592 log⁡[𝐻+] 1
過程中即固定,而玻璃電極內部氫離子濃度[H+]2通常不會改變,以上項次接為常數,故可表示為
 𝐸𝑏=𝐸𝑘′−0.0592log[H+]1
                           𝐸𝑏=𝐸𝑘′+0.0592p𝐻
由於玻璃薄膜使用後表面可交換氫離子含量發生變化,以及內部溶液氫離子濃度改變,方程式中𝐸𝑘′數值會改變,進而產生誤差,因此玻璃電極使用前皆須進行校正
依照能斯特方程式,在化學反應中
𝑎𝐴+𝑏𝐵⇋𝑐𝐶+𝑑𝐷
電位與反應平衡狀態關係為
𝐸=𝐸0−𝑅𝑇/𝑛𝐹 𝑙𝑛 [𝐶]𝑐[𝐷]𝑑/[𝐴]𝑎[B]𝑏
Humming Probe酸鹼檢測試片將氫離子吸附薄膜修飾於試片表面,其薄膜與溶液中氫離子發生氧化還原反應,方程式可表示為:
𝑹𝒆𝒇 ‖H+, Film (Oxidation) |Film(Reduction)
                           Film(s),(Oxidation) + H+ + e- ⇋ Film(s),(Reduction)  
                           H+ : 溶液氫離子
根據能斯特方程式,可將電位表示為
𝐸=𝐸0−0.0592/1  log⁡〖1/([𝐻+])〗
                           𝐸=𝐸0+0.0592log⁡[𝐻+]
                           𝐸=𝐸0−0.0592p𝐻
透過試片生產之一致性,使𝐸0在生產時即固定且一致,如此可達到免校正之使用模式。
pH檢測儀器

Humming Probe UX100
免校正酸鹼檢測儀

免校正微量拋棄式pH計酸鹼檢測儀的外觀/蜂鳥探針Humming Probe UX100/超極生技UltraEPDF下載