PH計PH酸度計的原理、分類與使用

1、ph計/ph酸度計的原理、分類與使用摘要本文講述了ph酸度計的定義、原理及各種測量方法；ph酸度計的大致分類。主要是針對目前市場使用較多的ph酸度計、傳感器原理進行分析，對ph酸度計分類進行簡單介紹。 關(guān)鍵詞酸性、堿性、中性、ph酸度計。隨著人民生活水平的提高，ph酸度計逐步進入了我們的生活，與我們的生活息息相關(guān)，廣泛應(yīng)用在環(huán)保、食品、化工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)養(yǎng)殖等領(lǐng)域。ph酸度計的定義、原理與測量方法什 么是ph？ph是拉丁文“pondus hydrogenii”一詞的縮寫（pondus=壓強、壓力hydrogenium=氫），用來量度物質(zhì)中氫離子的活性。這一活性直接關(guān)系到水溶液的酸 性、中性

2、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，只有在與水分子水合作以前，氫核不是以自由態(tài)存在。h2o+ h2o= + oh由于水全氫離子（h3o）的濃度事與氫離子（h）濃度等同看待，上式可以簡化成下述常用的形式：h2o= + oh此處正的氫離子人們在化學(xué)中表示為“ 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，對于純水的離解可以找到一平衡常數(shù)加以表示：由于水只有極少量被離解，因此水的克分子濃度實際為一常數(shù)，并且有平衡常數(shù)k可求出水的離子積kw。kw=kh2o kw = h3o+=107107=10mol

3、/l(25)也就是說，對于一升純水在25時存在107摩爾 離子和107摩爾oh離子。在中性溶液中，氫離子 和氫氧根離子oh的濃度都是107mol/l。如：假 如有過量的氫離子 ，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子 游離的物質(zhì)。同樣，如果氫離子 并使oh離子游離，那末溶液就是堿性的。所以，給出 值就足以表示溶液的特性，呈酸性堿性，為了免于用此克分子濃度負(fù)冥指數(shù)進行運算，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數(shù)負(fù)值。即時因此，ph值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負(fù)數(shù)： 酸 中性 堿ph值改變50

4、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極被稱為原電池。原電池是一個系統(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勢（emf）。此電動勢（emf）由二 個半電池構(gòu)成。其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)如 ；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。例如，一支電極由一根插在含有銀離子的鹽溶液 中的一根銀導(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

5、銀離子的不同活度，便形成離子的充電過程，并形成一定的電位差。失去電子的銀離子 進溶液。當(dāng)沒有施加外電流進行反充電，也就是說沒有電流的話，這一過程最終會達(dá)到一個平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱為半電池電位或電極電位。這種（如上所述）由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電極被稱為第一類電極。此 電位的測量是相對一個電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電極進行的。這種具有獨立電位的參比電極也被稱為第二電極。對于此類電極，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限離子的電解質(zhì)溶液中。此時半電池電位或電極電位的大小取決于此種陰離子的活度。此二種電極之間的電壓遵循能

6、斯特（nernst）公式：e=e0+ rt1n a menf式中：e電位e0電極的標(biāo)準(zhǔn)電壓r氣體常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和）t開氏絕對溫度（例：20=273+293開爾文）f法拉弟常數(shù)（96493庫化/當(dāng)量）n被測離子的化合價（銀=1，氫=1）ame離子的活度標(biāo)準(zhǔn)氫電極是所有電位測量的參比點。標(biāo)準(zhǔn)氫電極是一根鉑絲，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 此電極浸入在25時 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極電位。其中氫電極做為參比電極在實踐中很難實現(xiàn)，于是使用第二類電極 做為參比電極。其中最常

7、用的便是銀/氯化銀電極。該電極通過溶解的agcl對于氯離子濃度的變化起反應(yīng)。此參比電極的電極電位通過飽和的kcl貯池（如：3mol/l kcl）來實現(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。利用上述的電極組合銀電極和ag/agcl參比電極可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電極換成鉑或金電極進行氧化還原電位的測量。例如：某種金屬離子的氧化階段。最常用的ph指示電極是玻璃電極。它是一支端部吹成泡狀的對于ph敏感的玻璃膜的玻璃管。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)，如第二電極，導(dǎo)

8、出。ph復(fù)合電極如圖（一）此電位差遵循能斯特公式：e=e0+ rt1n a h3o+nfe=59.16mv/25 per ph式中r和f為常數(shù)，n為化合價，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講，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第1ph變化0.0033ph值。這也就是說：對于2030之間和7ph左右的測量來講，不需要對溫度變化進行補償；而對于溫度30或20和ph值8ph或6ph的應(yīng)用場合則必須對溫度變化進行補償。圖1：ph值一電位一離子濃度之間的關(guān)系0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 oh離子14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 h 離子0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ph +414.4 +.59.2 0 -59.2-414.4 mv/25從以上我們對ph測量的原理進行了分析而得知我們只要用一臺毫伏計即可把ph值顯示出來ph酸度計的分