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PHJ型pH計原理級別準度

原理

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

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，上式可以簡化成下述常用的形式：

H2O=H++ OHˉ

此處正的氫離子，人們在化學中表示為“H+離子"或“氫核"。水合氫核表示為“水合氫離子"。負的氫氧根離子稱為“氫氧化物離子"。

利用質量作用定律，對于純水的離解可以找到平衡常數加以表示：

K=H3O+×OH-————H2O

由于水只有少量被離解，因此水的質量摩爾濃度實際為常數，并且有平衡常數K可求出水的離子積KW。

KW=K×H2O KW= H3O+·OH－=10－7·10－7=10－14mol/l(25℃)

也就是說對于升純水在25℃時存在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。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冪數行運算，生物學家澤倫森（Soernsen）在1909年建議將此不便使用的數值用對數代替，并定義為“pH值"。數學上定義pH值為氫離子濃度的常用對數負值。即pH=-log[H+]。

因此，pH值是離子濃度以10為底的對數的負數：

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，主要有化學分析法、試紙法、電位法。現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。原電池是個系統，它的作用是使化學反應能量轉成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢（EMF）。此電動勢（EMF）由二個半電池構成，其中個半電池稱作示電，它的電位與特定的離子活度有關，如H+；另個半電池為參比半電池，通常稱作參比電，它般是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。

例如，支電由根插在含有銀離子的鹽溶液中的根銀導線制成，在導線和溶液的界面處，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。當沒有施加外電流行反充電，也就是說沒有電流的話，這過程終會達到個平衡。在這種平衡狀態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。

此電位的測量是相對個電位與鹽溶液的成分無關的參比電行的。這種具有立電位的參比電也被稱為二電。對于此類電，金屬導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溶液中。此時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—電的標準電壓

R—氣體常數（8.31439焦耳/摩爾和℃）

T—開氏對溫度（例：20℃相當于（273.15+20）293.15開爾文）

F—法拉常數（96493庫化/當量）

n—被測離子的化合價（銀=1，氫=1）

ln（aMe）—離子活度aMe的對數

標準氫電是所有電位測量的參比點。標準氫電是根鉑絲，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）構成的。

將此電浸入在25℃時H3O+離子含量為1mol/l溶液中便形成電化學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踐中很難實現，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對于氯離子濃度的變化起反應。

此參比電的電電位通過飽和的kcl貯池（如：3mol/l kcl）來實現恒定。液體或凝膠形式的電解質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行氧化還原電位的測量。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于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內充填有含飽和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傳導系統，

如二電，導出。pH復合電和pH固態電，

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℃）等數值代入上式既得：

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

式中R和F為常數，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℃1pH變化0.0033pH值。

這也就是說：對于20～30℃之間和7pH左右的測量不需要對溫度變化行補償；而對于溫度>30℃或<20℃和pH值>8或6的應用場合則須對溫度變化行補償。

業pH計，是種常用的業儀器設備，主要用來密測量液體介質的酸堿度值。以及安裝、清洗、抗干擾等等問題的考慮

2分類編輯

人們根據生產與生活的需要，科學地研究生產了許多型號的酸度計：

按測量度

可分0.2級、0.1級、0.01級或更度。

按儀器體積

分為筆式（迷你型）、便攜式、臺式還有在線連續監控測量的在線式。

根據使用的要求

筆式（迷你型）與便攜式pH酸堿度計般是檢測人員帶到現場檢測使用。

選擇pH酸堿度計的度級別是根據用戶測量所需的度決定，而后根據用戶方便使用而選擇各式形狀的pH計。

◆按便攜性分的，分為：便攜式pH計，臺式pH計和筆式pH計。

級別準度

酸度計的級別和儀器的準確度是不同的兩個概念，儀器級別與其準確度并不*致。酸度計的級別是按其示器(簡稱電計)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級儀器;小顯示值為0.001pH的儀器稱為0.001級儀器，等等。而儀器的準確度是電計與電配套測試標準溶液的綜合誤差，它不僅與電計有關，而且與玻璃電和參比電更有關。從實際使用要求出發，電計的分度值為0.1～0.001pH，如果有要的話，依當前的科水平，*可以制作出更密的電計。但是，由于結構和制等方面的原因，常用電的性能還不能達到*理想的程度。

玻璃電的重復性誤差和參比電的溶液接界電勢穩定性都不優于0.01pH。因此，電計的分辨率再，儀器測試準確度都難優于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對測試誤差的影響。由于要使電計達到滿意的度已不成問題