PH計原理與測量方法

什么是PH？PH是拉丁文“Pondus hydrogenii”一詞的縮寫（Pondus=壓強、壓力hydrogenium=氫），用來量度物質中氫離子的活性。這一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，只有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=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一平衡常數加以表示： 　　K = H3O+·OH- —————— 　　H2O 　　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，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=10mol/l(25℃) 　　也就是說對于一升純水在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，如果氫離子H+并使OHˉ離子游離，那末溶液就是堿性的。所以，給出CH+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冥指數進行運算，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 　　因此，PH值是離子濃度以10為底的對數的負數： 　　改變50m3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極被稱為原電池。原電池是一個系統，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，如H+；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。