恒奧(ao)德新款(kuan)pH計作(zuo)原理 

原理(li)
什(shen)麽是(shi)pH?pH是拉(la)丁(ding)文(wen)"Pondus hydrogenii"詞的(de)縮寫(Pondus=壓強(qiang)、壓力hydrogenium=氫)，用來(lai)量度(du)物(wu)質中(zhong)氫(qing)離子(zi)的(de)活性。這活(huo)性直接關系到(dao)水溶(rong)液的(de)酸(suan)性、中(zhong)性和(he)堿性。水在化學上(shang)是(shi)中(zhong)性的(de)，但(dan)不是(shi)沒有離子(zi)，即(ji)使化學純水也(ye)有微量被離(li)解:嚴(yan)格地講，在與(yu)水分(fen)子(zi)水合作(zuo)用以前(qian)，氫(qing)核(he)不(bu)是(shi)以自由態存在。

H2O+ H2O=H3O+ OHˉ，由於水合氫離子(zi)(H3O)的(de)濃(nong)度(du)是(shi)與(yu)氫離(li)子(zi)(H)濃(nong)度(du)等同看(kan)待(dai)，上(shang)式可以簡化(hua)成下述常用(yong)的(de)形(xing)式:

H2O=H+ OHˉ

此處(chu)正的(de)氫離子(zi)，人(ren)們在化學中(zhong)表(biao)示(shi)為"H離子(zi)"或"氫(qing)核(he)"。水合氫核(he)表(biao)示(shi)為"水合氫離子(zi)"。負(fu)的(de)氫氧(yang)根(gen)離(li)子(zi)稱為"氫氧(yang)化(hua)物(wu)離(li)子(zi)"。

利用(yong)質量作(zuo)用定律(lv)，對(dui)於純水的(de)離解可(ke)以找到(dao)平(ping)衡(heng)常數(shu)加以表(biao)示(shi):

K=H3O×OH----H2O

由(you)於水只(zhi)有(you)少量被離(li)解，因(yin)此水的(de)質量摩爾(er)濃(nong)度(du)實際(ji)為常數(shu)，並(bing)且有平(ping)衡(heng)常數(shu)K可求(qiu)出水的(de)離子(zi)積(ji)KW。

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

也(ye)就是說對(dui)於升(sheng)純水在25℃時存在10摩爾(er)H3O離(li)子(zi)和10摩(mo)爾OHˉ離子(zi)。

在中(zhong)性溶(rong)液中(zhong)，氫(qing)離子(zi)H和氫(qing)氧(yang)根(gen)離(li)子(zi)OHˉ的(de)濃(nong)度(du)都是(shi)10mol/l。如:

假(jia)如有(you)過量的(de)氫離子(zi)H，則溶(rong)液呈(cheng)酸(suan)性。酸(suan)是能(neng)使水溶(rong)液中(zhong)的(de)氫離子(zi)H遊離(li)的(de)物質。同樣，如果(guo)使(shi)OHˉ離子(zi)遊離(li)，那麽溶(rong)液就(jiu)是(shi)堿性的(de)。所以，給(gei)出(chu)H值(zhi)就(jiu)足以(yi)表(biao)示(shi)溶(rong)液的(de)性，呈(cheng)酸(suan)性還(hai)是(shi)堿性，為了(le)免(mian)於用(yong)此分(fen)子(zi)濃(nong)度(du)負(fu)冪(mi)數行運算(suan)，生物學家澤(ze)倫(lun)森(Soernsen)在1909年建(jian)議(yi)將此不(bu)便使(shi)用(yong)的(de)數值(zhi)用(yong)對(dui)數(shu)代(dai)替，並(bing)定義為"pH值(zhi)"。數(shu)學上(shang)定(ding)義pH值(zhi)為氫離子(zi)濃(nong)度(du)的(de)常用(yong)對(dui)數(shu)負(fu)值(zhi)。即(ji)pH=-log[H]。

因此，pH值(zhi)是(shi)離(li)子(zi)濃(nong)度(du)以(yi)10為底的(de)對(dui)數(shu)的(de)負(fu)數(shu):

改變50m的(de)水的(de)pH值(zhi)，從(cong)pH2到(dao)pH3需要(yao)500L漂白(bai)劑。然而，從(cong)pH6到(dao)pH7只(zhi)需(xu)要(yao)50L的(de)漂白(bai)劑。

測(ce)量pH值(zhi)的(de)方(fang)法很(hen)多(duo)，主要(yao)有(you)化學分(fen)析法、試(shi)紙(zhi)法、電(dian)位(wei)法。現(xian)主要(yao)介(jie)紹(shao)電(dian)位(wei)法測(ce)得pH值(zhi)。

電(dian)位(wei)分(fen)析法所(suo)用(yong)的(de)電被稱(cheng)為原電池。原(yuan)電(dian)池是(shi)個(ge)系(xi)統(tong)，它的(de)作(zuo)用是使化(hua)學反(fan)應能(neng)量轉成為電能。此電(dian)池的(de)電壓被稱(cheng)為電動勢(EMF)。此電(dian)動勢(EMF)由(you)二(er)個(ge)半(ban)電(dian)池構成，其中(zhong)個(ge)半(ban)電(dian)池稱(cheng)作(zuo)示電，它的(de)電位與(yu)定的(de)離子(zi)活度(du)有(you)關，如H;另(ling)個(ge)半(ban)電(dian)池為參比半(ban)電(dian)池，通(tong)常稱(cheng)作(zuo)參比電(dian)，它般(ban)是(shi)測(ce)量溶(rong)液相通(tong)，並(bing)且與(yu)測(ce)量儀(yi)表(biao)相連。

例如，支(zhi)電(dian)由(you)根(gen)插在含有(you)銀離(li)子(zi)的(de)鹽(yan)溶(rong)液中(zhong)的(de)根銀導線制(zhi)成，在導線和溶(rong)液的(de)界(jie)面處，由(you)於金(jin)屬(shu)和鹽(yan)溶(rong)液二(er)種物相中(zhong)銀離(li)子(zi)的(de)不同活度(du)，形(xing)成離子(zi)的(de)充電(dian)過程，並(bing)形(xing)成定的(de)電位差(cha)。失去(qu)電(dian)子(zi)的(de)銀離(li)子(zi)溶(rong)液。當(dang)沒有施(shi)加外電(dian)反(fan)充電(dian)，也(ye)就是說沒有電的(de)話，這過程終會達(da)到(dao)個(ge)平(ping)衡(heng)。在這種平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態下存在的(de)電壓被稱(cheng)為半(ban)電(dian)池電(dian)位(wei)或電(dian)電位(wei)。

此電(dian)位(wei)的(de)測(ce)量是相對(dui)個(ge)電(dian)位(wei)與(yu)鹽(yan)溶(rong)液的(de)成分(fen)無(wu)關的(de)參比電(dian)行的(de)。這種具有(you)立電位(wei)的(de)參比電(dian)也(ye)被稱(cheng)為二電。對(dui)於此類(lei)電(dian)，金屬(shu)導線都是(shi)覆蓋(gai)層此種金屬(shu)的(de)微溶(rong)性鹽(yan)(如:Ag/Agcl)，並(bing)且插入含有(you)此種金屬(shu)鹽(yan)陰(yin)離(li)子(zi)的(de)電解質溶(rong)液中(zhong)。此時半(ban)電(dian)池電(dian)位(wei)或電(dian)電位(wei)的(de)大小取決於此種陰(yin)離(li)子(zi)的(de)活度(du)。

此二(er)種電之間(jian)的(de)電壓遵(zun)循(xun)能斯(si)(NERNST)公式:

式中(zhong):E-電(dian)位

E0-電的(de)標準(zhun)電壓(ya)

R-氣體(ti)常數(shu)(8.31439焦耳/摩(mo)爾和(he)℃)

T-開(kai)氏(shi)對(dui)溫(wen)度(du)(例(li):20℃相當(dang)於(273.15+20)293.15開(kai)爾(er)文(wen))

F-法拉(la)常數(shu)(96493庫化(hua)/當(dang)量)

n-被測(ce)離子(zi)的(de)化合價(銀=1，氫(qing)=1)

ln(aMe)-離子(zi)活度(du)aMe的(de)對(dui)數(shu)

標準(zhun)氫電(dian)是(shi)所(suo)有(you)電位(wei)測(ce)量的(de)參比點(dian)。標準(zhun)氫電(dian)是(shi)根(gen)鉑(bo)絲，用(yong)電(dian)解的(de)方(fang)法鍍(du)(塗(tu)覆)上(shang)氯(lv)化鉑(bo)，並(bing)且在四(si)周(zhou)充入氫氣(固定壓力為1013hpa)構成的(de)。

將此電(dian)浸入在25℃時H3O離子(zi)含量為1mol/l溶(rong)液中(zhong)便形(xing)成電化學中(zhong)所(suo)有電位測(ce)量所參照的(de)半(ban)電(dian)池電(dian)位(wei)或電(dian)電位(wei)。其(qi)中(zhong)氫(qing)電作(zuo)為參比電(dian)在實踐中(zhong)很(hen)難實現，於是(shi)使(shi)用(yong)二類(lei)電(dian)做為參比電(dian)。其中(zhong)便是(shi)銀/氯(lv)化銀電(dian)。該電通(tong)過溶(rong)解的(de)AgCl對(dui)於氯(lv)離子(zi)濃(nong)度(du)的(de)變化起反(fan)應。

此參比電(dian)的(de)電電位通(tong)過飽和(he)的(de)kcl貯池(如:3mol/l kcl)來(lai)實現恒(heng)定。液(ye)體(ti)或凝膠(jiao)形(xing)式的(de)電解質溶(rong)液通(tong)過隔(ge)膜與(yu)被測(ce)溶(rong)液相連通(tong)。

利用(yong)上(shang)述(shu)的(de)電組合-銀電(dian)和Ag/AgCl參比電(dian)可以(yi)測(ce)量膠(jiao)片沖(chong)洗液(ye)中(zhong)的(de)銀離(li)子(zi)含量。也(ye)可以將銀電(dian)換成鉑或金(jin)電行氧(yang)化(hua)還(hai)原(yuan)電(dian)位的(de)測(ce)量。例如:某(mou)種金屬(shu)離子(zi)的(de)氧(yang)化(hua)階段。

PH示電(dian)是(shi)玻璃(li)電(dian)。它是(shi)支(zhi)端(duan)吹成泡狀(zhuang)的(de)對(dui)於pH敏(min)感的(de)玻璃(li)膜(mo)的(de)玻璃(li)。管(guan)內充填(tian)有(you)含飽(bao)和AgCl的(de)3mol/l kcl緩沖溶(rong)液，pH值(zhi)為7。存在於玻璃(li)膜(mo)二(er)面的(de)反(fan)映pH值(zhi)的(de)電位差(cha)用(yong)Ag/AgCl傳導系統，