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恒奧德儀器解析pH計(jì)原理分類(lèi)
原理
什么是pH?pH是拉丁文"Pondus hydrogenii"一詞的縮寫(xiě)(Pondus=壓強(qiáng)、壓力hydrogenium=氫)，用來(lái)量度物質(zhì)中氫離子的活性。這一活性直接關(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(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一平衡常數(shù)加以表示:
K=H3O×OH----H2O
由于水只有極少量被離解，因此水的質(zhì)量摩爾濃度實(shí)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=K×H2O KW= H3O·OH-=10·10=10mol/l(25℃)
也就是說(shuō)對(duì)于一升純水在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)冪指數(shù)進(jìn)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極被稱(chēng)為原電池。原電池是一個(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，其中一個(gè)半電池稱(chēng)作指示電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)，如H;另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱(chēng)作參比電極，它一般是測(cè)量溶液相通，并且與測(cè)量?jī)x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(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，并形成一定的電位差。失去電子的銀離子進(jìn)溶液。當(dāng)沒(méi)有施加外電流進(jìn)行反充電，也就是說(shuō)沒(méi)有電流的話(huà)，這一過(guò)程終會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱(chēng)為半電池電位或電極電位。
此電位的測(cè)量是相對(duì)一個(gè)電位與鹽溶液的成分無(wú)關(guān)的參比電極進(jìn)行的。這種具有獨(dú)立電位的參比電極也被稱(chēng)為第二電極。對(duì)于此類(lèi)電極，金屬導(dǎo)線(xiàn)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陰離子的電解質(zhì)溶液中。此時(shí)半電池電位或電極電位的大小取決于此種陰離子的活度。
分類(lèi)
人們根據(jù)與生活的需要，科學(xué)地研究了許多型號(hào)的酸度計(jì):
按測(cè)量精度
可分0.2級(jí)、0.1級(jí)、0.01級(jí)或更高精度。
按儀器體積
分為筆式(迷你型)、便攜式、臺(tái)式還有在線(xiàn)連續(xù)監(jiān)控測(cè)量的在線(xiàn)式。
根據(jù)使用的要求
筆式(迷你型)與便攜式pH酸堿度計(jì)一般是檢測(cè)人員帶到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)使用。
選擇pH酸堿度計(jì)的精度級(jí)別是根據(jù)用戶(hù)測(cè)量所需的精度決定，而后根據(jù)用戶(hù)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)，工業(yè)在線(xiàn)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)或分為指針式pH計(jì)，數(shù)顯式pH計(jì)。
◆筆式pH計(jì)，一般制成單一量程，測(cè)量范圍狹窄，為簡(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)是便攜式采用直流供電，可攜帶到現(xiàn)場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測(cè)量范圍廣、功能多、測(cè)量精度高。
工業(yè)用pH計(jì)的特點(diǎn)是要求穩(wěn)定性好、工作可靠，有一定的測(cè)量精度、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，具有模擬里量輸出、數(shù)字通訊、上下限報(bào)警和控制功能等。
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