pH計(jì)，是指用來測定溶液酸堿度值的儀器。pH計(jì)是利用原電池的工作的，既與的自身屬性有關(guān)，還與溶液里的氫離子濃度有關(guān)。原電池的電動(dòng)勢和氫離子濃度之間存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)即為pH值。pH計(jì)是一種常見的分析儀器，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、環(huán)保和工業(yè)等。土壤pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之一。在pH測定過程中應(yīng)考慮待測溶液溫度及離子強(qiáng)度等因素。
原理

H2O+ H2O=H3O+ OHˉ，由于水合氫離子(H3O)的濃度是與氫離子(H)濃度等看待，上式可以簡化成下述常用的形式:

 

H2O=H+ OHˉ

 

此處正的氫離子，人們?cè)诨瘜W(xué)中表示為"H離子"或"氫核"。水合氫核表示為"水合氫離子"。負(fù)的氫氧根離子稱為"氫氧化物離子"。

 

利用質(zhì)量作用定律，對(duì)于純水的離解可以找到一平衡常數(shù)加以表示:

 

K=H3O×OH----H2O

 

由于水只有少量被離解，因此水的質(zhì)量摩爾濃度實(shí)際為一常數(shù)，并且有平衡常數(shù)K可求出水的離子積KW。

 

KW=K×H2O KW= H3O·OH-=10·10=10mol/l(25℃)

 

也就是說對(duì)于一升純水在25℃時(shí)存在10摩爾H3O離子和10摩爾OHˉ離子。

 

在中性溶液中，氫離子H和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10mol/l。如:

 

假如有過量的氫離子H，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H游離的物質(zhì)。如果使OHˉ離子游離，那么溶液就是堿性的。所以，給出H值就足以表示溶液的，呈酸性還是堿性，為了免于用此分子濃度負(fù)冪指數(shù)進(jìn)行運(yùn)算

因此，pH值是離子濃度以10為底的對(duì)數(shù)的負(fù)數(shù):

 

改變50m的水的pH值，從pH2到pH3需要500L漂白劑。然而，從pH6到pH7只需要50L的漂白劑。

 

測量pH值的方法很多，主要有化學(xué)分析法、試紙法、電位法?，F(xiàn)主要介紹電位法測得pH值。

 

電位分析法所用的電被稱為原電池。原電池是一個(gè)系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動(dòng)勢(EMF)。此電動(dòng)勢(EMF)由二個(gè)半電池構(gòu)成，其中一個(gè)半電池稱作指示電，它的電位與離子活度有關(guān)，如H;另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱作參比電，是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。

 

此電位的測量是相對(duì)一個(gè)電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電進(jìn)行的。金屬導(dǎo)線都是覆蓋一層此種金屬的微溶性鹽(如:Ag/Agcl)，并且插入含有此種金屬鹽陰離子的電解質(zhì)溶液中。此時(shí)半電池電位或電電位的大小取決于此種陰離子的活度。

 

此二種電之間的電壓遵循能斯特(NERNST)公式:

 

式中:E-電位

 

E0-電的電壓

 

R-氣體常數(shù)(8.31439焦耳/摩爾和℃)

 

T-開氏溫度(例:20℃相當(dāng)于(273.15+20)293.15開爾文)

 

F-法拉常數(shù)(96493庫化/當(dāng)量)

 

n-被測離子的化合價(jià)(銀=1，氫=1)

 

ln(aMe)-離子活度aMe的對(duì)數(shù)

 

將此電浸入在25℃時(shí)H3O離子含量為1mol/l溶液中便形成電化學(xué)中所有電位測量所參照的半電池電位或電電位。其中氫電作為參比電在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)，于是使用電做為參比電。其中常用的便是銀/氯化銀電。該電通過溶解的AgCl對(duì)于氯離子濃度的變化起反應(yīng)。

 

此參比電的電電位通過飽和的kcl貯池(如:3mol/l kcl)來實(shí)現(xiàn)恒定。液體或凝膠形式的電解質(zhì)溶液通過隔膜與被測溶液相連通。

 

利用上述的電組合-銀電和Ag/AgCl參比電可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電換成鉑或金電進(jìn)行氧化還原電位的測量。例如:某種金屬離子的氧化階段。

 

pH指示電是玻璃電。它是一支端部吹成泡狀的對(duì)于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內(nèi)充填有含飽和AgCl的3mol/l kcl緩沖溶液，pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映pH值的電位差用Ag/AgCl傳導(dǎo)系統(tǒng)，

 

導(dǎo)出。pH復(fù)合電和pH固態(tài)電，

 

 

將E0、R、T(298.15K即25℃)等數(shù)值代入上式既得:

 

E=59.16mv/25℃ per pH (式中已將ln(H3O)轉(zhuǎn)化為pH)

 

式中R和F為常數(shù)，n為化合價(jià)，每種離子都有其固定的值。對(duì)于氫離子來講n=1。溫度"T"做為變量，在公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。

 

對(duì)于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2mv/per pH變化。用pH值來表示則每1℃1pH變化0.0033pH值。

 

這也就是說:對(duì)于20~30℃之間和7pH左右的測量不需要對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償;而對(duì)于溫度>30℃或<20℃和pH值>8或6的應(yīng)用場合則對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。

 

工業(yè)pH計(jì)，是一種常用的工業(yè)儀器，主要用來測量液體介質(zhì)的酸堿度值。以及安裝、清洗、抗干擾等等問題的考慮

分類

 



 

可分0.2級(jí)、0.1級(jí)、0.01級(jí)。

 

按儀器體積

 

分為筆式(迷你型)、便攜式、臺(tái)式還有在線連續(xù)監(jiān)控測量的在線式。

 

根據(jù)使用的要求

 

筆式(迷你型)與便攜式pH酸堿度計(jì)一般是檢測人員帶到現(xiàn)場檢測使用。

 

選擇pH酸堿度計(jì)的是根據(jù)用戶測量所需的決定，而后根據(jù)用戶方便使用而選擇各式形狀的pH計(jì)。

 

◆按便攜性分的，分為:便攜式pH計(jì)，臺(tái)式pH計(jì)和筆式pH計(jì)。

 

◆按用途分為:實(shí)驗(yàn)室用pH計(jì)，工業(yè)在線pH計(jì)等。

 

◆按程度分為經(jīng)濟(jì)型pH計(jì)，智能型pH計(jì)，pH計(jì)或分為指針式pH計(jì)，數(shù)顯式pH計(jì)。

 

◆筆式pH計(jì)測量范圍狹窄，為簡便儀器。

 

便攜式和臺(tái)式pH計(jì)測量范圍較廣，常用儀器，是便攜式采用直流供電，可攜帶到現(xiàn)場。實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測量范圍廣、功能多。

 

工業(yè)用pH計(jì)是要求穩(wěn)定性好、工作可靠，環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，具有模擬里量輸出、數(shù)字通訊、上下限報(bào)警和控制功能等。