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廠(chǎng)家pH計(jì)原理分類(lèi)

廠(chǎng)家pH計(jì)原理分類(lèi)

 

原理

"pH"中的"p"來(lái)自德語(yǔ)Potenz,意思是濃度,H(hydrogenion)代表氫離子,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。

 

2H?OH?O? + OH?,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:

 

H?OH? + OH?

 

此處正的氫離子,人們?cè)诨瘜W(xué)中表示為"H離子""氫核"。水合氫核表示為"水合氫離子"。負(fù)的氫氧根離子稱(chēng)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)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"。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=-lg[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50m3的水的pH值,從pH2pH3需要500L漂白劑。然而,從pH6pH7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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(xiàn)制成,在導(dǎo)線(xiàn)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)有施加外電流行反充電,也就是說(shuō)沒(méi)有電流的話(huà),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(chēng)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(chēng)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(chēng)為二電。對(duì)于此類(lèi)電,金屬導(dǎo)線(xiàn)都是覆蓋層此種金屬的微溶性鹽(: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。

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