PH计的测试要点及应用

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，原电池的两个电极间的电动势依据能斯特定律，既与电极的自身属性有关，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计是一种常见的分析仪器，广泛应用在农业、环保和工业等领域。土壤pH值是土壤重要的基本性质之一。在pH测定过程中应考虑待测溶液温度及离子强度等因素。

随着科学研究的发展和生产技术的进步水分的定量分析已被列为各类物质理化分析的基本项目之一，作为各类物质的一项重要的质量指标。根据不同形式试样中的不同水分含量提出了测定水分的不同要求。水分测定可以是工业生产的控制分析，也可是工农业产品的质量签定;可以从成吨计的产品中测定含水量等等。

PH计测量原理：

什么是pH?pH是拉丁文“Pondus hydrogenii”一词的缩写(Pondus=压强、压力hydrogenium=氢)，用来量度物质中氢离子的活性。这一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一平衡常数加以表示：

K=H3O+×OH-————H2O

由于水只有极少量被离解，因此水的质量摩尔浓度实际为一常数，并且有平衡常数K可求出水的离子积KW。

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

也就是说对于一升纯水在25℃时存在10-7摩尔H3O+离子和10-7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10-7mol/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特性，呈酸性还是碱性，为了免于用此分子浓度负冥指数进行运算，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为底的对数的负数：改变50m3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极被称为原电池。原电池是一个系统，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，其中一个半电池称作指示电极，它的电位与特定的离子活度有关，如H+;另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是测量溶液相通，并且与测量仪表相连。

例如，一支电极由一根插在含有银离子的盐溶液中的一根银导线制成，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，并形成一定的电位差。失去电子的银离子进溶液。当没有施加外电流进行反充电，也就是说没有电流的话，这一过程Z终会达到一个平衡。在这种平衡状态下存在的电压被称为半电池电位或电极电位。这种(如上所述)由金属和含有此金属离子的溶液组成的电极被称为diyi类电极。

此电位的测量是相对一个电位与盐溶液的成分无关的参比电极进行的。这种具有独立电位的参比电极也被称为第二电极。对于此类电极，金属导线都是覆盖一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极电位的大小取决于此种阴离子的活度。此二种电极之间的电压遵循能斯特(NERNST)公式：

能斯特公式式中：

E—电位E0—电极的标准电压

R—气体常数(8.31439焦耳/摩尔和℃)

T—开氏温度(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的对数标准氢电极是所有电位测量的参比点。

标准氢电极是一根铂丝，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。将此电极浸入在25℃时H3O+离子含量为1mol/l溶液中便形成电化学中所有电位测量所参照的半电池电位或电极电位。其中氢电极作为参比电极在实践中很难实现，于是使用第二类电极做为参比电极。其中Z常用的便是银/氯化银电极。该电极通过溶解的AgCl对于氯离子浓度的变化起反应。

此参比电极的电极电位通过饱和的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。利用上述的电极组合—银电极和Ag/AgCl参比电极可以测量胶片冲洗液中的银离子含量。也可以将银电极换成铂或金电极进行氧化还原电位的测量。例如：某种金属离子的氧化阶段。Z常用的pH指示电极是玻璃电极。它是一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，如第二电极，导出。pH复合电极和pH固态电极，此电位差遵循能斯特公式：

能斯特公式将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，在能斯特公式中起很大作用。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进行补偿;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进行补偿。工业pH计，是一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。

pH计选购要点

如何选购pH计|酸度仪|酸度计?

我们在选购酸度仪时，首先要考虑应用场合，选择笔式pH计，便携式酸度仪，台式酸度计或是工业用pH计;其次是考虑测量需要的精度，选择合适自己使用的精度. BpH-200A型pH计广泛应用于工业、电力、农业、医药、食品、科研和环保等领域。该仪器也是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证中的必备检验设备。

我们在选购酸度计时需要考虑以下几点：

一、根据应用场合分类可分为：笔式pH计、便携式pH计、实验室pH计和工业pH计等。笔式pH计主要用于代替pH试纸的功能，具有精度低、使用方便的特点。便携式pH计主要用于现场和野外测方式，要求较高的精度和完善的功能。实验室pH计是一种台式高精度分析仪表，要求精度高、功能全，包括打印输出、数据处理等等。工业pH计是用于工业流程的连续测量，不仅要有测量显示功能，还要有报警和控制功能，以及安装、清洗、抗干扰等等问题的考虑。

二、根据pH计仪器精度分类：可分为0.2级、0.1级、0.05级、0.01级,数字越小，精度越高。

三、根据元器件类型分类：可分为晶体管式、集成电路式和单片机微电脑式，更多的是应用微电脑芯片，大大减少了仪器体积和单机成本;但芯片的开发成本很贵。

四、根据读数指示分类：可分为指针式和数字显示式二种。指针式pH计已很少使用，但指针式仪表能够显示数据的连续变化过程，因此在滴定分析中还有使用。

五、看pH计有没有附带功能，比方说带标配RS232接口，还有一个很重的是温度补偿是自动还是手动，自动温度补偿的pH计要比手动温度补偿的pH计要方便些，二者之间的价格你就明白了吧。

ＰＨ计测量要点

在进行操作前，应首先检查电极的完好性。甘汞电极。由于复合电极使用比较广泛，以下主要讨论复合电极。实验室使用的复合电极主要有全封闭型和非封闭型两种，全封闭型比较少，主要是以国外企业生产为主。复合电极使用前首先检查玻璃球泡是否有裂痕、破碎，如果没有，用ｐＨ缓冲溶液进行两点标定时，定位与斜率按钮均可调节到对应的ｐＨ值时，一般认为可以使用，否则可按使用说明书进行电极活化处理。

电极活化方法是：

在４％氟化氢溶液中浸３～５　ﻪｓ左右，取出用蒸馏水进行冲洗，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，再进行标定，即用ｐＨ值为６．８６（２５℃）的缓冲溶液进行定位，调节好后任意选择另一种ｐＨ缓冲溶液进行斜率调节，如无法调节到，则需更换电极。非封闭型复合电极，里面要加外参比溶液即３　ﻪｍｏｌ／Ｌ氯化钾溶液，所以必须检查电极里的氯化钾溶液是否在１／３以上，如果不到，需添加３　ﻪｍｏｌ／Ｌ氯化钾溶液。如果氯化钾溶液超出小孔位置，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，如有气泡要轻弹电极，把气泡完全赶出。在使用过程中应把电极上面的橡皮剥下，使小孔露在外面，否则在进行分析时，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进行离子交换，会使测量数据不准确。

     测量完成后应把橡皮复原，封住小孔。电极经蒸馏水清洗后，应浸泡在３　ｍｏｌ／Ｌ氯化钾溶液中，以保持电极球泡的湿润，如果电极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，以使电极达到Z好的测量状态。在实际使用时，发现有的分析人员把复合电极当作玻璃电极来处理，放在蒸馏水中长时间浸泡，这是不正确的，这会使复合电极内的氯化钾溶液浓度大大降低，导致在测量时反应不灵敏，Z终导致测量数据不准确，因此不应把复合电极长时间浸泡在蒸馏水中。

PＨ计的应用：

PＨ计广泛用于净水、自来水、生活用水及各种液体的酸碱度测试。ｐＨ值在７．０为中性，７．０以下为酸性，７．０以上为碱性。采用ｐＨ计能更好地控制化学反应，达到提高生产率和产品质量以及安全生产的目的。带有自动记录的ｐＨ测量系统还可对污染公害提供诉讼的证据。某些间歇生产过程（例如某些化肥生产、食品加工过程）采用ｐＨ计后可变为连续生产方式。

在现代工业中采用ｐＨ计比其他类型的连续分析仪表的总和还多。几乎凡需用水的生产部门都需要采用ｐＨ计。其应用范围从工业用水和废物处理到采矿中的浮选过程，包括纸浆和造纸、金属加工、化工、石油、合成橡胶生产、发电厂、制药、食品加工等广泛领域。