pH计，是指用来测定溶液酸碱度值的仪器。pH计是利用原电池的原理工作的，原电池的两个电间的电动势依据能斯定律，既与电的自身属性有关，还与溶液里的氢离子浓度有关。原电池的电动势和氢离子浓度之间存在对应关系，氢离子浓度的负对数即为pH值。pH计是种常见的分析仪器，广泛应用在农业、环保和工业等域。土壤pH值是土壤重要的基本性质之。在pH测定过程中应考虑待测溶液温度及离●子强度等因素。

原理

什么是pH?pH是拉丁文"Pondus hydrogenii"词的缩写(Pondus=压强、压力hydrogenium=氢)，用来量度物质中氢离子的活性。这活性直接关系到水溶液的『酸性、中性和◥碱性。水在化学上是中性的，但不是没有离子，即使化学纯水也有微量被离解:严格地讲，在与水分子水合作用以前，氢核不是以自由ξ　态存在。

H2O H2O=H3O OHˉ，由于水合氢离子(H3O)的浓度是与氢离子(H)浓度等同看待，上式■可以简化成下述常用的形式:

H2O=H OHˉ

此处正的氢离卐子，人们在化学中表示为"H离子"或"氢核"。水合氢核表示为"水合氢离子"。负的氢氧根离子称为"氢氧化物离子"。

利用质量作用定律，对于纯水的离解可以找到平衡常数加以表示:

K=H3O×OH----H2O

由◣于水只有少量被离解，因此水的质量摩尔浓度实际为常数，并且有平衡□常数K可求出水的离子积KW。

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

也就是说对◇于升纯水在25℃时存在10摩尔H3O离子和10摩尔OHˉ离子。

在中性溶液中，氢离子H和氢氧根离子OHˉ的︻浓度都是10mol/l。如:

假如有过量的氢离子H，则溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氢离子H游离的物质。同样，如果使OHˉ离子游离，那么溶液就是碱性的。所以，给出H值就足以表示溶液的性，呈酸性还是碱性，为了▓免于用此分子浓度负冥指数行运算，生物学家泽╳伦森(Soernsen)在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替，并定义为"pH值"。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数负值。即pH=-log[H]。

因此，pH值是离子浓□　度以10为底的对卐数的负数:

改变50m的水的pH值，从pH2到pH3需要500L漂白剂。然而，从pH6到pH7只需要50L的漂白剂。

测量pH值的方法很多，主要有化学分析法、试纸法、电位法。现主要介绍电位法测得pH值。

电位分析法所用的电被称为原电池。原电池是个系统，它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势(EMF)。此电动势(EMF)由二个半电池构成，其中个半电池称作指示电，它的电位与→定的离子活度有关，如H;另个半电池为参比半电池，通Ψ 常称作参比电，它般是测量溶液相通，并且与测量仪表相连。

例如，支电由根插在含有银离子的盐溶液中的根银导线●制成，在导线和溶液的界面处，由于金属和盐溶液二种物相中银离子的不同活度，形成离子的充电过程，并形成定的电位差。失去电子的银离子溶液。当没有施加外电流▅行反充电，也就是说没有电流的话，这过程终会达到个平衡。在这种平衡状态下存在的电压被称为半电池▲电位或电电位。这种(如上所述)由金属和含有此金属离子的溶液组成的电被称为类电⊙。

此电位的测量是相对个电位与盐溶液的成分无关的参比电行的。这种具有立电位的参比电也被称为第二电。对于此类电，金属导线都是覆盖层此种金属的微溶性盐(如:Ag/Agcl)，并且插入含有此种金属盐阴离子的电解质溶液中。此时半电池电位或电电位的大小取决于此种阴离子的活度『。

此二种电之间的电压遵循能斯(NERNST)公式:

式中:E-电位

E0-电的标准∞电压

R-气体常数(8.31439焦耳/摩尔和℃)

T-开氏对温度(例:20℃相当于(273.15 20)293.15开尔文)

F-法拉第常数(96493库化/当量)

n-被测离子的化合价(银=1，氢=1)

ln(aMe)-离子活度aMe的对数

标◥准氢电是所有电位测量的参比点。标准氢电是根铂丝，用电解的方法镀(涂覆)上氯化铂，并且在四周充入氢气(固定压力为1013hpa)构成的。

将此电浸入在25℃时H3O离子含量为1mol/l溶液中便形ζ　成电化学中所有电位测量所参照的半电池电位或电电位。其中氢电作为参比电在实践中很难实现，于是使用第二类电做为参比▓电。其中常用的便是银/氯化银电。该电通过溶♀解的AgCl对于氯离子浓度的变化起反应。

此参比电的电电位通过饱和的kcl贮池(如:3mol/l kcl)来实现恒定。液体或凝胶形式的电解质溶液通过隔膜与被测溶液相连通。

利用上述的电组合-银电和Ag/AgCl参比电可以测量胶片冲洗液中的银离子含量。也可以将银电换成铂或金电行氧化还原电位的测量。例如:某种金属离子的▼氧化阶段。

常用的pH指示○电是玻璃电。它是支端部吹成泡状的对于pH敏感的玻璃膜的玻←璃。管内充填有含饱和AgCl的3mol/l kcl缓冲溶液，pH值为7。存在于玻璃膜二≡面的反映pH值的电位差用Ag/AgCl传导系统，

如第二电，导出。pH复合电和pH固态电，

此电位差遵循能斯公式:

将E0、R、T(298.15K即25℃)等数值代入上式既得:

E=59.16mv/25℃ per pH (式中已将ln(H3O)转化为pH)

式中R和F为常数，n为化合价，每种离子都有其固定的值。对于氢离子来讲n=1。温度"T"做为变量，在能斯公式中起很大作用。随着温度的上升，电位值将随之增︽大。

对于每1℃的温度变大，将引起电位0.2mv/per pH变化。用pH值来表示则每1℃第1pH变化0.0033pH值。

这也就∮是说:对于20~30℃之间和7pH左右的测量不需要对温度变化行〖补偿;而对于温度>30℃或<20℃和pH值>8或6的应用场合则必须对温度变化行补偿。

工业pH计，是种常用的工业仪器设备，主要用来精密测量液体介质的酸碱度值。以及安装、清洗、抗干扰等等问题的考虑

分类

人们根据生产与生活的需要，科学地研究生产了许多型号的酸度计:

按测量精度

可分0.2、0.1、0.01或更精度。

按仪器体积

分为笔式(迷你型)、便携式、台式还◥有在线连续监控测量的在线式。

根据使用的要¤求

笔式(迷你型)与便携式pH酸碱度计般是检测人员带到现场检测使用。

选择pH酸碱度计的精度别是根据用户测量所需的精度决定，而后根据◢用户方便使用而选择各式形状的pH计。

◆按便携性分的，分为:便携式pH计，台式pH计和笔式pH计。

◆按用途分为:实验室用pH计，工业在线pH计等。

◆按程度分为经济型pH计，智能型pH计，精密型pH计或分为指针式pH计，数显式pH计。

◆笔式pH计，般制成单量程，测量范围狭窄，为用简便仪器。

便携式和◣台式pH计测量范围较广，常用仪器，不同点是便携式采用直流供电，可携带到现场。实验室pH计测量范围╳广、功能多、测量精度。

工业用pH计的点是要求☆稳定性好、工作可靠，有定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强，具有模拟里量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等。

别精准度

酸度计的别和仪器的准确度是不同的两个概念，仪器别与其准确度并不全致。酸度计的别是按其指示器(简称电计)的分度值(分辨率或小显示∩值)表示的，例如:分度为0.1pH的仪器称为0.1仪器;小显示①值为0.001pH的仪器称为0.001仪器，等等。而仪器的准确度是电计与电配套测试标准溶液的综合误差，它不仅与电计有♂关，而且与玻璃电和参比电更有关。从实际使用要求出发，电计的分度值为0.1~0.001pH，如果有必要的话，依当前的科≡技水平，全可以制作出更精密的电计。但是，由于№结构和制等方面的原因，常用电的性能还不能达到全理想的程度。

玻璃电的重复性误差和参比电的溶液接界电势稳定性都不优于0.01pH。因此，电计的分★辨率再，仪器测试准确度都难优于0.01pH。但是，选择分辨♂率的仪器可以大限度地克服或消除电计对测试误差的影响。由于要使电计达到满意的精度已不成问题，所以都在仪器的智能化，人性化，可靠性，操作简便以及性价比等方面不断创新和提。酸度计的别与其测试准确度的关系在酸度计家计量检定规程(JJG119-84)中规定如下:

PH酸度计仪器的别0.2、0.1、0.02、0.01、0.001

分度值或▽小显示值(pH)0.2、0.1、0.02、0.01、0.001

电计示值误差(pH)±0.1、±0.05、±0.01、±0.01、±0.002

配套测试示值总误※差(pH)±0.2、±0.1、±0.02、±0.02、±0.01

注:配套测试时的测试范围应控制在pH3~pH10内。从上表可以看出，对于0.01以下的酸度计，示值总误差数↘值等于其别，对于0.01的酸度计，示值总误差为0.02pH，对于0.001酸度计，其示值总误差也只能达到±0.01pH，而且此时需要使用pH标准物质才能得到保证。(注意:pH家标准物质分和二两种，般酸度计常用的是二pH标准物质

测量要点

在行操作↑前，应检查电的好性。甘汞电。由于复合●电使用广泛，以下主要讨论复合电。

实验室∑使用的复合电主要有全封闭型和非封闭型两种，全封闭型】少，主要是以外企业生产为主。复合电使用前检查玻璃球泡是否有裂痕、破碎，如果没有，用pH缓冲溶液行两点标定时，定位＠与斜率按钮均可调节到对应的pH值时，般认为可以使用，否则可按使用说明书行电活化处理。活化方法是在4%氟化氢溶液中浸3~5 s左右，取出用蒸馏水行冲洗，然后在0.1mol/L的盐酸溶液中浸泡数△小时后，用蒸馏水」冲洗干净，再行标定，即用pH值为6.86(25℃)的缓冲溶液行定位，调节〓好后任意选择另种pH缓冲溶液行斜率调节，如←无法调节到，则需更换电。非封闭型复合电，里面要加外参比溶液即3 mol/L氯化钾溶液，所以必须检查电里的氯化钾溶液是否在1/3以上，如果不到，需添加3 mol/L氯化钾溶液。如果氯化钾溶液出小孔位置，则把多余的◤氯化钾溶液甩掉，使溶液位于小孔下面，并检查溶液中是否有气泡，如有气泡要轻●弹电，把气泡全赶出。

在使用过程中应■把电上面的橡皮剥下，使小孔露在外面，否则在行分析时，会产生负压，导致氯化钾溶液不能顺利通过玻璃球泡与被测溶液行离子交换，会使测量数据不准确。测量成后应把橡皮复原，封住小孔。电经蒸馏水清洗后，应浸泡在3 mol/L氯化钾溶液中，以保持电々球泡的湿润，如果□电使用前发现保护液已流失，则应在3 mol/L氯化钾溶液中浸泡数小时，以使电达到好的测量状态。在实际使用时，发现有的分析人员把复合〒电当作玻璃电∮来处理，放在蒸馏水中长时间浸泡，这是不正确的，这会使复合电内的氯化钾溶液浓度大大降低，导致在测量时电反应不灵敏，终导致测︼量数据不准确，因此不应把复合电长时间浸泡在蒸馏水中。

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