HOME 教育状況公表 令和3年9月27日

10.センサーと情報変換-pH電極、参照電極-

山形大学  工学部  化学・バイオ工学科  仁科辰夫

エネルギー化学 Web Class syllabus 53209 10:30-12:00 仮想教室中示範B C1 English korea 簡体 繁体

化学の情報を電位で測定することで活用できます。 ORP電極を使えば、消毒剤の酸化力もわかります。 ガラス電極を使えば、pHがわかります。 基本になるのは、ネルンストの式やヘンダーソンの式。 基準電極をとして銀塩化銀電極を使います。 銀をアノード酸化して、銀塩化銀とし、電位の基準とします。


センサーとインターネットがもたらすIoT

家電や自動車といった「モノ」を インターネットに接続する技術
IoTの対象となるモノ 家電(冷蔵庫、テレビ、ドアホン、給湯器)や自動車
センサー カメラ、マイク、タッチセンサー、スマートメーター、温度センサー、湿度センサー
通信 光ケーブル、無線通信、メタリックケーブル
IoT
13.情報処理概論 10.エネルギー化学 10.無機工業化学 15.エネルギー化学特論 IoT

センサーと情報変換

レセプター→トランスデューサー→メーター

レセプター→トランスデューサー→アンプ→メーター

レセプター→トランスデューサー→アンプ→AD変換→液晶ディスプレイ

ライブコンサートをライブ配信で楽しむことを考えてみましょう。

音声 マイク アンプ AD変換 通信回線
  1 音声 から 通信回線

ライブの音声は、もともとは空気の圧力変化です。 この圧力の変化量をマイクを使って電圧の変化量に変えます。 このようにからへの変換をアナログ処理と言ったりします。 次に、電圧の変化量を数字にします。電圧と時間を数字にします。 このを数字にする変換をアナログデジタル変換(AD変換)と言います。

この数字を通信回線を使って送ります。

通信回線 DA変換 アンプ スピーカー 音声
  2 通信回線 から 音声

今度は数字を、電圧の変化量にします。数字を電圧と時間にします。 この数字を量にする変換をデジタルアナログ変換(DA変換)と言います。 そしてその電圧でスピーカーを駆動し、空気の圧力変化にします。 これで、視聴者がライブを聞けるわけです。

ここでマイクなどをセンサー、スピーカーなどをアクチュエータと言います。


参照電極としての銀塩化銀電極

電池の起電力―銀塩化銀電極とネルンストの式―の単元で 参照電極としての銀塩化銀電極について学んだ。

銀塩化銀電極は、心電図の測定の際の電極にも使われている。 銀塩化銀ペーストを使ったディスポーザブルタイプもある。

参照極 の種類と 標準酸化還元電位
備考
銀|塩化銀電極 AgCl + e- ↔   Ag + Cl-Eº = 0.2223V* 温度Cl-濃度依存
水銀|塩化水銀電極 Hg2Cl2 + 2e- ↔   2Hg(l) + 2Cl-Eº = 0.26816V * 温度Cl-濃度依存
水銀|酸化水銀電極 HgO + H2O + 2e- ↔   Hg(l) + 2OH-Eº = 0.0977V * アルカリ用、温度、OH-濃度に依存
水銀|硫酸水銀電極 Hg2SO4 + 2e- ↔   2Hg(l) + SO42-Eº = 0.613V * 酸性用、温度、SO42-濃度に依存
05.エネルギー化学 07.エネルギー化学 10.エネルギー化学 化学実験 03.エネルギー化学特論 4.6. 参照電極, 89
藤嶋昭, 相澤益男, 井上徹著. 電気化学測定法 . 技報堂出版,1984-1-1 ( 参照 2021-6-29 ) .
https://www.bas.co.jp/1612.html
平常演習 Web Class

銀塩化銀電極の生体測定への応用例について調べて書きなさい。


pH電極

pH電極

pH電極の構成と測定原理について書きなさい。


ORP電極

殺菌方法 浸透圧 アルコール消毒、石鹸 熱エネルギー 煮沸 オゾン 紫外線

活性酸素 (1O2 過酸化水素 HO· ) 殺菌灯

ORP電極というのがある。酸化還元電位だけでは化学種は特定できない。科学的根拠を持って活用しよう。


バイオセンサー

pH電極

酵素センサ、免疫センサに使われる電極と測定原理について書きなさい。


ガスセンサー・そのほかのセンサー

酸素センサ、ガス漏れセンサ、湿度センサに使われる電極と測定原理について書きなさい。

次回

次回の エネルギー化学工業製品への応用2―乾電池・ディスプレイ―を勉強しましょう。

©2021 Kazuhiro Tachibana

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エネルギー化学
  1. 量と単位-自然界を測るものさし-
  2. エネルギーと生活-動力と電力-
  3. 材料と電気-化学結合の種類-
  4. 電気と化学―電池と豆電球のつなぎ方と電流・電圧の測り方―
  5. セルの組立―電池式の書き方と電極の呼び方―
  6. 電気分解とファラデーの法則―銅クーロメーターと電気めっき―
  7. 電池の起電力―銀塩化銀電極とネルンストの式―
  8. 分解電圧―電力効率とターフェルの式―
  9. 測定法-ボルタンメトリーと交流インピーダンス法-
  10. センサーと情報変換-pH電極、参照電極-
  11. 表面処理とアノード酸化―アルマイトと不動態-
  12. 印刷とフォトリソグラフィー―エッチングと腐食―
  13. エネルギー変換と化学―一次電池と二次電池ー-
  14. 自然との共生―バイオと光-
  15. エネルギーと情報-ディスプレイとエレクトロニクス―


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