北京恒奧德儀器儀表有限公司
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恒奧德儀器pH計(jì)原理分類(lèi)
原理
什么是pH?pH是拉丁文"Pondus hydrogenii"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平衡常數(shù)加以表示:
K=H3×OH----H2O
由于水只有少量被離解，因此水的質(zhì)量摩爾濃度實(shí)際為常數(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性，呈酸性還是堿性，為了免于用此分子濃度負(fù)冪數(shù)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。現(xiàn)主要介紹電位法測(cè)得pH值。
電位分析法所用的電被稱(chēng)為原電池。原電池是個(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，其中個(gè)半電池稱(chēng)作示電，它的電位與定的離子活度有關(guān)，如H;另個(gè)半電池為參比半電池，通常稱(chēng)作參比電，它般是測(cè)量溶液相通，并且與測(cè)量?jī)x表相連。
例如，支電由根插在含有銀離子的鹽溶液中的根銀導(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，并形成定的電位差。失去電子的銀離子溶液。當(dāng)沒(méi)有施加外電反充電，也就是說(shuō)沒(méi)有電的話(huà)，這過(guò)程終會(huì)達(dá)到個(gè)平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱(chēng)為半電池電位或電電位。這種(如上所述)由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電被稱(chēng)為類(lèi)電。
分類(lèi)
人們根據(jù)與生活的需要，地研究了許多型號(hào)的酸度計(jì):
按測(cè)量度
可分0.2、0.1、0.01或更度。
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)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)的度別是根據(jù)用戶(hù)測(cè)量所需的度決定，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)，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)或分為針式pH計(jì)，數(shù)顯式pH計(jì)。
◆筆式pH計(jì)，般制成單量程，測(cè)量范圍狹窄，為用簡(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)是便攜式采用直供電，可攜帶到現(xiàn)場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測(cè)量范圍廣、能多、測(cè)量度。
業(yè)用pH計(jì)的點(diǎn)是要求穩(wěn)定性好、作可靠，有定的測(cè)量度、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)警和控制能等。
別度
酸度計(jì)的別和儀器的準(zhǔn)確度是不同的兩個(gè)概念，儀器別與其準(zhǔn)確度并不致。酸度計(jì)的別是按其示器(簡(jiǎn)稱(chēng)電計(jì))的分度值(分辨率或小顯示值)表示的，例如:分度為0.1pH的儀器稱(chēng)為0.1儀器;小顯示值為0.001pH的儀器稱(chēng)為0.001儀器，等等。而儀器的準(zhǔn)確度是電計(jì)與電配套測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)溶液的綜合誤差，它不僅與電計(jì)有關(guān)，而且與玻璃電和參比電更有關(guān)。從實(shí)際使用要求出發(fā)，電計(jì)的分度值為0.1~0.001pH，如果有的話(huà)，依當(dāng)前的科水平，可以制作出更的電計(jì)。但是，由于結(jié)構(gòu)和制等方面的原因，常用電的性能還不能達(dá)到理想的程度。
玻璃電的重復(fù)性誤差和參比電的溶液接界電勢(shì)穩(wěn)定性都不優(yōu)于0.01pH。因此，電計(jì)的分辨率再，儀器測(cè)試準(zhǔn)確度都難優(yōu)于0.01pH。但是，選擇分辨率的儀器可以大限度地克服或消除電計(jì)對(duì)測(cè)試誤差的影響。由于要使電計(jì)達(dá)到滿(mǎn)意的度已不成問(wèn)題，所以都在儀器的智能化，人性化，可靠性，操作簡(jiǎn)便以及性?xún)r(jià)比等方面不斷新和提。酸度計(jì)的別與其測(cè)試準(zhǔn)確度的關(guān)系在酸度計(jì)家計(jì)量檢定規(guī)程(JJG119-84)中規(guī)定如下:
PH度計(jì)儀器的別0.2、0.1、0.02、0.01、0.001
分度值或小顯示值(pH)0.2、0.1、0.02、0.01、0.001
電計(jì)示值誤差(pH)±0.1、±0.05、±0.01、±0.01、±0.002
配套測(cè)試示值總誤差(pH)±0.2、±0.1、±0.02、±0.02、±0.01
注:配套測(cè)試時(shí)的測(cè)試范圍應(yīng)控制在pH3~pH10內(nèi)。從上表可以看出，對(duì)于0.01以下的酸度計(jì)，示值總誤差數(shù)值等于其別，對(duì)于0.01的酸度計(jì)，示值總誤差為0.02pH，對(duì)于0.001酸度計(jì)，其示值總誤差也只能達(dá)到±0.01pH，而且此時(shí)需要使用pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)才能得到保證。(注意:pH家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分和二兩種，般酸度計(jì)常用的是二pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)
