中瑞祥介绍 酸度计原理

ph计,是指用来测定溶液酸碱度值的仪器。ph计是利用原电池的工作的,既与的自身属性有关,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。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
h2o+ h2o=h3o+ ohˉ,由于水合氢离子(h3o)的浓度是与氢离子(h)浓度等看待,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。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,呈酸性还是碱性,为了免于用此分子浓度负幂指数行运算
因此,ph值是离子浓度以10为底的对数的负数:
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,它的电位与离子活度有关,如h;另个半电池为参比半电池,通常称作参比电,是测量溶液相通,并且与测量仪表相连。
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。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
将此电浸入在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电位。其中氢电作为参比电在实践中很难实现,于是使用电做为参比电。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。
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,
导出。ph复合电和ph固态电,
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℃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的应用场合则对温度变化行补偿。
工业ph计,是种常用的工业仪器,主要用来 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
按测量精度
可分0.2、0.1、0.01或好精度。
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, 型ph计或分为指针式ph计,数显式ph计。
◆笔式ph计测量范围狭窄,为简便仪器。
便携式和台式ph计测量范围较广,常用仪器,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、测量精度好。
工业用ph计是要求稳定性好、工作可靠,有测量精度、环境适应能力强、抗*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。

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