Emerson 5081-P Manuel D’Utilisation

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Liquid  junction  potentials  exist  whenever  dissimilar  elec-
trolyte  solutions  come  into  contact. The  magnitude  of  the
potential depends on the difference between the mobility of
the ions. Although liquid junction potentials cannot be elim-
inated, they can be made small and relatively constant. A
small liquid junction potential exists when the ions present
in  greatest  concentration  have  equal  (or  almost  equal)
mobilities. The customary way of reducing junction poten-
tials  is  to  fill  the  reference  electrode  with  concentrated
potassium  chloride  solution.  The  high  concentration
ensures that potassium chloride is the major contributor to
the  junction  potential,  and  the  nearly  equal  mobilities  of
potassium and chloride ions makes the potential small.
14.5 RELATING CELL vOLTAGE TO ORP
The measured cell voltage, E(T)—the notation emphasizes
the temperature dependence—is the algebraic sum of the
measuring  (platinum)  electrode  potential,  the  reference
electrode  potential,  and  the  liquid  junction  potential.
Because  the  potential  of  the  reference  electrode  is  inde-
pendent of ORP and the liquid junction potential is small,
the measured cell voltage is controlled by the ORP of the
sample. Stated another way, the cell voltage is the ORP of
the sample relative to the reference electrode. 
14.6 ORP, CONCENTRATION, AND pH
ORP depends on the relative concentration of oxidized and
reduced  substances  in  the  sample  and  on  the  pH  of  the
sample.  An  understanding  of  how  concentration  and  pH
influence ORP is necessary for the correct interpretation of
ORP readings.
Figure  14-5  shows  a  platinum  ORP  electrode  in  contact
with a solution of iron (II) and iron (III). As discussed earli-
er, iron (II) and iron (III) are a redox couple. They are relat-
ed by the following half reaction:
Fe
+3
+ e- = Fe
+2
(1)
If  a  redox  couple  is  present,  a  stable  electrical  potential
eventually develops at the interface between the platinum
electrode and the sample. The magnitude of the potential
MODEL 5081-P pH/ORP
SECTION 14.0 
ORP MEASUREMENTS
FIGURE 14-4. The Origin of Liquid Junction Potentials.
The figure shows a thin section through a pore in the junction plug. The junction separates a solution of potassium chloride
on the left from a solution of hydrochloric acid on the right. The solutions have equal molar concentration. Driven by con-
centration differences, hydrogen ions and potassium ions diffuse in the directions shown. The length of each arrow indicates
relative rates. Because hydrogen ions move faster than potassium ions, positive charge builds up on the left side of the sec-
tion and negative charge builds up on the right side. The ever-increasing positive charge repels hydrogen and potassium
ions. The ever-increasing negative charge attracts the ions. Therefore, the migration rate of hydrogen decreases, and the
migration  rate  of  potassium  increases.  Eventually  the  rates  become  equal.  Because  the  chloride  concentrations  are  the
same, chloride does not influence the charge separation or the liquid junction potential.
FIGURE 14-5. Electrode Potential.
The drawing shows an iron (II) and iron (III) ion at the sur-
face of a platinum electrode. Iron (III) can take an electron
from the platinum and be reduced, and iron (II) can place
an electron on the metal and be oxidized. The electrode
potential is the tendency of the half reaction shown in the
figure  to  occur  spontaneously.  Because  the  voltmeter
used to measure ORP draws almost no current, there is
no change in the concentration of iron (II) and iron (III) at
the electrode.