pH Electrode

pH electrode ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ measuring electrode และ reference electrode โดยปัจจุบันทั้งสองส่วนถูกรวมไว้ในหลอดแก้วเดียวกัน เรียกว่า combination pH electrod

• Measuring electrode ประกอบด้วย pH sensitive glass membrane, buffer solution และ เส้นลวด Ag/AgCl
• Reference electrode ประกอบด้วย เส้นลวด Ag/AgCl จุ่มในสารละลายอิ่มตัวของ KCl และมี liquid junction ทำหน้าที่เป็นทางเชื่อมต่อสู่สารละลายภายนอกที่จะทำการวัดค่า pH   

บริเวณ Glass membrane ของ measuring electrode ถูกทำปฎิกิริยาด้วยสารเคมีซึ่งทำให้ไฮโดรเจนไอออนสามารถจับที่ผิวทำให้เกิดความต่างศักย์ขึ้นระหว่าง glass membrane ทั้งสองด้าน และค่าความต่างศักย์ที่เกิดขึ้นก็เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนซึ่งก็คือค่า pH นั่นเอง โดยที่อุณหภูมิ 25 oC ที่ pH 7 ค่าความต่างศักย์มีค่าเท่ากับ 0 mV และจะเพิ่มขึ้น 59.16 mV / pH เมื่อ pH ต่ำกว่า 7 และจะลดลง 59.16 mV / pH เมื่อ pH สูงกว่า 7

pH electrode ประกอบด้วย 2 ส่วนสำคัญที่มักมีผลต่อการอ่านค่า pH  คือ glass membrane และ liquid junction การปนเปื้อนของทั้งสองส่วนนี้มีผลอย่างมากต่อการทำงานของ pH electrode  อาการตอบสนองต่อการวัดค่า pH ช้า (ไม่ควรเกิน 20 วินาที ในการอ่านค่า pH หลังจากจุ่มในสารละลายที่จะทำการวัด) มักเกิดจากมีสิ่งสกปรกเคลือบผิวของ glass membrane หรือในกรณีที่ค่าความต่างศักย์ที่ pH 7 ไม่เข้าใกล้ 0 mv (ไม่อยู่ในช่วง -30 mv ถึง +30 mv) มักเกิดจากการมีสิ่งอุดตันของ liquid junction ดังนั้นถึงเวลาที่จะต้องทำความสะอาดด้วยวิธีการดังนี้

 
   การทำความสะอาด Glass membrane 

• สิ่งสกปรกทั่วไป
  แช่ pH electrode ใน 0.1 M HCl เป็นเวลาครึ่งชั่วโมงจากนั้นแช่ใน 3 M KCl อีกหนึ่งชั่วโมง
• สิ่งสกปรกที่เป็นสารอนินทรีย์
  แช่ pH electrode ใน 0.1 M tetrasodium EDTA 15 นาที จากนั้นแช่ใน 3 M KCl อีกหนึ่งชั่วโมง
• สิ่งสกปรกที่เป็นโปรตีน
  แช่ pH electrode ใน 1 % Pepsin/0.1 M HCl 15 นาที จากนั้นแช่ใน 3 M KCl อีกหนึ่งชั่วโมง
• สิ่งสกปรกที่เป็นไขมัน
  ล้างด้วยน้ำสบู่อุ่นๆ หรือ Methanol จากนั้นแช่ใน 3 M KCl อีกหนึ่งชั่วโมง

  การทำความสะอาด Liquid junction
Liquid junction ที่สกปรกจะเปลี่ยนจากสีขาวเป็นสีน้ำตาลหรือดำ สามารถทำความสะอาดได้โดยจุ่มแช่ในสารละลาย 8% thiocarbamide ใน 0.1 M HCl จนกระทั่งมีสีขาวขึ้น หรือกรณีที่สิ่งอุดตันเกาะติดแน่นอาจใช้แปลงสีฟันถูเบาๆ หรือใช้ปลายมีดโกนขูดออก

 
  ข้อควรระวังในการใช้งาน pH electrode

1. อย่าวาง electrode บนก้นพาชนะโดยตรง เพราะจะทำให้ glass membrane เสียหายได้ง่าย
2. อย่าขัดถูแท่ง pH electrode แรงๆ เพราะจะทำให้เกิดไฟฟ้าสถิตรบกวนการอ่านค่า pH
3. ถ้า glass membrane แห้ง จำเป็นต้อง rehydrate โดยการจุ่มแช่ใน KCl อิ่มตัวเป็นเวลาหลายชั่วโมง (หรือตามวิธีการของบริษัทผู้ผลิต) ถ้า Liquid junction แห้งจะไม่สามารถ rehydrate ได้ ควรเปลี่ยนใหม่ การทิ้งให้ electrode แห้งมีผลต่อการอ่านค่า pH ไม่นิ่ง และจะไม่ตอบสนองต่อการ calibration 
4. อาการหลวม เปียกชื้น หรือมีสิ่งสกปรกของสาย cable จะทำให้การอ่านค่า pH ไม่นิ่ง หรืออ่านค่าเข้าใกล้ 7 pH เพราะเกิดการลัดวงจร
5. ในการเก็บรักษา pH electrode ควรเก็บในสารละลาย 3 M KCl ไม่ควรเก็บในน้ำกลั่นหรือ deionizer เพราะจะทำให้อิออนใหลออก