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PHJ型pH計(jì)原理級(jí)別準(zhǔn)度

原理

什么是pH？pH是拉丁文“Pondus hydrogenii"詞的縮寫（Pondus=壓強(qiáng)、壓力hydrogenium=氫），用來(lái)量度物質(zhì)中氫離子的活性。這活性直接關(guān)系到水溶液的酸性、中性和堿性。水在化學(xué)上是中性的，但不是沒有離子，即使化學(xué)純水也有微量被離解：嚴(yán)格地講，在與水分子水合作用以前，氫核不是以自由態(tài)存在。

H2O+ H2O=H3O++ OHˉ，由于水合氫離子（H3O+）的濃度是與氫離子（H+）濃度等同看待，上式可以簡(jiǎn)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－=10－7·10－7=10－14mol/l(25℃)

也就是說(shuō)對(duì)于升純水在25℃時(shí)存在10－7摩爾H3O+離子和10－7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10－7mol/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)。同樣，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特性，呈酸性還是堿性，為了免于用此分子濃度負(fù)冪數(shù)行運(yùn)算，生物學(xué)家澤倫森（Soernsen）在1909年建議將此不便使用的數(shù)值用對(duì)數(shù)代替，并定義為“pH值"。數(shù)學(xué)上定義pH值為氫離子濃度的常用對(duì)數(shù)負(fù)值。即pH=-log[H+]。

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(cè)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(cè)得pH值。

電位分析法所用的電被稱為原電池。原電池是個(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(shì)（EMF）。此電動(dòng)勢(shì)（EMF）由二個(gè)半電池構(gòu)成，其中個(gè)半電池稱作示電，它的電位與特定的離子活度有關(guān)，如H+；另個(gè)半電池為參比半電池，通常稱作參比電，它般是測(cè)量溶液相通，并且與測(cè)量?jī)x表相連。

例如，支電由根插在含有銀離子的鹽溶液中的根銀導(dǎo)線制成，在導(dǎo)線和溶液的界面處，由于金屬和鹽溶液二種物相中銀離子的不同活度，形成離子的充電過程，并形成定的電位差。失去電子的銀離子溶液。當(dāng)沒有施加外電流行反充電，也就是說(shuō)沒有電流的話，這過程終會(huì)達(dá)到個(gè)平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱為半電池電位或電電位。這種（如上所述）由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電被稱為類電。

此電位的測(cè)量是相對(duì)個(gè)電位與鹽溶液的成分無(wú)關(guān)的參比電行的。這種具有立電位的參比電也被稱為二電。對(duì)于此類電，金屬導(dǎo)線都是覆蓋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：

能斯特公式

能斯特公式

式中：E—電位

E0—電的標(biāo)準(zhǔn)電壓

R—氣體常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和℃）

T—開氏對(duì)溫度（例：20℃相當(dāng)于（273.15+20）293.15開爾文）

F—法拉常數(shù)（96493庫(kù)化/當(dāng)量）

n—被測(cè)離子的化合價(jià)（銀=1，氫=1）

ln（aMe）—離子活度aMe的對(duì)數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)氫電是所有電位測(cè)量的參比點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)氫電是根鉑絲，用電解的方法鍍（涂覆）上氯化鉑，并且在四周充入氫氣（固定壓力為1013hpa）構(gòu)成的。

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(cè)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)，于是使用二類電做為參比電。其中便是銀/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(lái)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(cè)溶液相連通。

利用上述的電組合—銀電和Ag/AgCl參比電可以測(cè)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行氧化還原電位的測(cè)量。例如：某種金屬離子的氧化階段。

pH示電是玻璃電。它是支端吹成泡狀的對(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)，

如二電，導(dǎo)出。pH復(fù)合電和pH固態(tài)電，

此電位差遵循能斯特公式：

能斯特公式

能斯特公式

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(lái)講n=1。溫度“T"做為變量，在能斯特公式中起很大作用。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(lái)表示則每1℃1pH變化0.0033pH值。

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

業(yè)pH計(jì)，是種常用的業(yè)儀器設(shè)備，主要用來(lái)密測(cè)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

2分類編輯

人們根據(jù)生產(chǎn)與生活的需要，科學(xué)地研究生產(chǎn)了許多型號(hào)的酸度計(jì)：

按測(cè)量度

可分0.2級(jí)、0.1級(jí)、0.01級(jí)或更度。

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(cè)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)般是檢測(cè)人員帶到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)使用。

選擇pH酸堿度計(jì)的度級(jí)別是根據(jù)用戶測(cè)量所需的度決定，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)。

級(jí)別準(zhǔn)度

酸度計(jì)的級(jí)別和儀器的準(zhǔn)確度是不同的兩個(gè)概念，儀器級(jí)別與其準(zhǔn)確度并不*致。酸度計(jì)的級(jí)別是按其示器(簡(jiǎn)稱電計(jì))的分度值(分辨率或小顯示值)表示的，例如：分度為0.1pH的儀器稱為0.1級(jí)儀器;小顯示值為0.001pH的儀器稱為0.001級(jí)儀器，等等。而儀器的準(zhǔn)確度是電計(jì)與電配套測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)溶液的綜合誤差，它不僅與電計(jì)有關(guān)，而且與玻璃電和參比電更有關(guān)。從實(shí)際使用要求出發(fā)，電計(jì)的分度值為0.1～0.001pH，如果有要的話，依當(dāng)前的科水平，*可以制作出更密的電計(jì)。但是，由于結(jié)構(gòu)和制等方面的原因，常用電的性能還不能達(dá)到*理想的程度。

玻璃電的重復(fù)性誤差和參比電的溶液接界電勢(shì)穩(wěn)定性都不優(yōu)于0.01pH。因此，電計(jì)的分辨率再，儀器測(cè)試準(zhǔn)確度都難優(yōu)于0.01pH。但是，選擇分辨率的儀器可以大限度地克服或消除電計(jì)對(duì)測(cè)試誤差的影響。由于要使電計(jì)達(dá)到滿意的度已不成問題