北京恒奧德儀器儀表有限公司
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恒奧德新款pH計(jì)原理 以及分類(lèi)
pH計(jì)，是用來(lái)測(cè)定溶液酸堿度值的儀器。pH計(jì)是利用原電池的原理作的，原電池的兩個(gè)電間的電動(dòng)勢(shì)依據(jù)能斯定律，既與電的自身屬性有關(guān)，還與溶液里的氫離子濃度有關(guān)。原電池的電動(dòng)勢(shì)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)是種常見(jiàn)的分析儀器，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、環(huán)保和業(yè)等域。土壤pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之。在pH測(cè)定過(guò)程中應(yīng)考慮待測(cè)溶液溫度及離子強(qiáng)度等因素。
原理
什么是pH?pH是拉丁文"Pondus hydrogenii"詞的縮寫(xiě)(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(méi)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-=10·10=10mol/l(25℃)
也就是說(shuō)對(duì)于升純水在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(guò)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。現(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(guò)程，并形成定的電位差。失去電子的銀離子溶液。當(dāng)沒(méi)有施加外電反充電，也就是說(shuō)沒(méi)有電的話，這過(guò)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(lèi)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(lèi)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(NERNST)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(kāi)氏溫度(例:20℃相當(dāng)于(273.15+20)293.15開(kāi)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(lèi)電做為參比電。其中常用的便是銀/氯化銀電。該電通過(guò)溶解的AgCl對(duì)于氯離子濃度的變化起反應(yīng)。
分類(lèi)
人們根據(jù)與生活的需要，地研究了許多型號(hào)的酸度計(jì):
按測(cè)量度
可分0.2、0.1、0.01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)。
◆按用途分為:實(shí)驗(yàn)室用pH計(jì)，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)，型pH計(jì)或分為針式pH計(jì)，數(shù)顯式pH計(jì)。
◆筆式pH計(jì)，般制成單量程，測(cè)量范圍狹窄，為用簡(jiǎn)便儀器。
便攜式和臺(tái)式pH計(jì)測(cè)量范圍較廣，常用儀器，不同點(diǎn)是便攜式采用直供電，可攜帶到現(xiàn)場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測(cè)量范圍廣、能多、測(cè)量度。
