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PH計原理

來源: 電子產品世界
2020-10-15
類別:基礎知識
eye 50
文章創建人 拍明

原標題:PH計原理

PH計(酸度計)是一種用于測量溶液酸堿度(pH值)的儀器,其核心原理基于電化學方法,通過測量溶液中氫離子(H?)的濃度來確定pH值。以下從PH計的工作原理、電極結構、測量過程、校準與維護等方面詳細解析。


1. PH計的核心原理

pH值是衡量溶液酸堿度的指標,反映了溶液中氫離子的濃度。PH計通過測量溶液的電位差(電壓),結合電化學原理,計算出氫離子濃度,進而得到pH值。

  • 電化學響應

    • PH計利用電極對溶液中氫離子的選擇性響應,將氫離子濃度的變化轉化為電位差的變化。

    • 電位差與氫離子濃度之間存在對數關系,即pH值每變化一個單位,電位差變化一個固定值。


2. PH計的電極結構

PH計通常由玻璃電極參比電極組成,兩者共同構成一個電池,測量其電位差。

  1. 玻璃電極(指示電極)

    • 玻璃膜表面與溶液中的氫離子發生相互作用,形成電位差。

    • 電位差的變化反映了溶液pH值的變化。

    • 結構:由特殊玻璃膜、內參比溶液和內參比電極組成。

    • 原理:玻璃膜對氫離子具有選擇性響應,其電位隨溶液pH值變化。

    • 響應機制

  2. 參比電極

    • 結構:通常為Ag/AgCl電極,內部填充飽和氯化鉀(KCl)溶液。

    • 原理:提供穩定的電位參考,不受溶液pH值變化的影響。

    • 作用:與玻璃電極共同構成電池,測量兩者之間的電位差。


3. PH計的測量過程

PH計的測量過程如下:

  1. 電極浸入溶液

    • 將玻璃電極和參比電極同時浸入待測溶液中。

  2. 電位差測量

    • 測量玻璃電極與參比電極之間的電位差(電壓)。

    • 電位差反映了溶液中氫離子的濃度,即pH值。

  3. pH值顯示

    • PH計內部電路將測量的電位差轉換為pH值,并在顯示屏上顯示。

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4. PH計的校準

PH計在使用前需要進行校準,以確保測量結果的準確性。校準通常采用兩點校準法多點校準法,使用已知pH值的標準緩沖溶液。

  1. 校準過程

    • 將電極分別浸入兩種或多種pH值已知的標準緩沖溶液中。

    • 調整PH計的校準旋鈕或使用自動校準功能,使PH計顯示的pH值與標準緩沖溶液的pH值一致。

  2. 校準目的

    • 修正電極的響應特性,消除測量誤差。

    • 確保PH計在不同pH值范圍內都能準確測量。


5. PH計的維護與注意事項

  • 電極保養

    • 使用后及時清洗電極,避免殘留溶液對電極造成污染。

    • 定期浸泡電極在保護液中,保持電極膜的濕潤和活性。

  • 存儲條件

    • 電極應存儲在干燥、陰涼的地方,避免高溫和陽光直射。

    • 長期不使用時,應將電極浸泡在保護液中。

  • 測量準確性

    • 確保使用新鮮的標準緩沖溶液進行校準。

    • 避免在強酸、強堿或含有高濃度離子的溶液中長時間測量,以免損壞電極。


6. PH計的應用場景

  • 實驗室研究

    • 用于化學、生物、醫學等領域的實驗研究,測量溶液的pH值。

  • 工業生產

    • 用于化工、制藥、食品等行業的生產過程監控,確保產品質量。

  • 環境監測

    • 用于水質監測、土壤酸堿度測量等環境監測領域。


總結

PH計通過電化學方法測量溶液中氫離子的濃度,進而確定pH值。其核心部件為玻璃電極和參比電極,兩者共同構成電池,測量電位差。在使用前需要進行校準,以確保測量準確性。PH計廣泛應用于實驗室研究、工業生產和環境監測等領域,是測量溶液酸堿度的重要工具。


責任編輯:

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