pH计的基本概念

pH计 是一种分析仪器，用于确定溶液的酸度或碱度——也称为pH。pH 是描述酸度或碱度的度量单位。它以 0 到 14 的等级衡量。

什么是离心？

离心是一种通过施加离心力从溶液中分离颗粒的技术，分离是基于溶液的颗粒大小、形状、密度、粘度和离心转子速度来实现的。

pH 以方程式的形式表示为氢离子浓度的负对数。

例如在纯水或中性溶液中，

pH 计算提供的定量数据以氢离子活性表示酸或碱的活性程度。物质的 pH 值与溶液中氢离子 [H+] 和羟基离子 [OH-] 浓度的比值直接相关。如果 H+ 离子浓度高于 OH-，则材料呈酸性（pH < 7）。如果 OH- 浓度大于 H+ 离子，则材料呈碱性（pH > 7）。如果溶液中存在等量的 H+ 和 OH- 离子，则为中性（pH = 7）。

pH 测量

溶液的 pH 值可以通过 pH 试纸或指示剂来测量，它们会随着 pH 值的变化而改变颜色，但不会给出准确的读数。使用电子 pH 计计算精确的 pH 测量值。pH计由三部分组成：pH测量电极、参比电极和高输入阻抗计。可以将 pH 电极假定为电池，其电压随被测溶液的 pH 值而变化。pH 测量电极是一个对氢离子敏感的玻璃灯泡，其毫伏输出与灯泡内外相对氢离子浓度的变化形成对比。参比电极输出不随氢离子的活度变化。pH 电极具有非常高的内阻，使得电压随 pH 值的变化难以估计。因此，pH 计的输入阻抗和泄漏电阻是至关重要的因素。pH 计是一种高阻抗放大器，可准确测量微小电极电压，并在模拟或数字显示器上以 pH 单位直接显示结果。在某些情况下，也可以读取电压以用于特殊应用或与离子选择性或氧化还原电位 (ORP) 电极一起使用。

pH电极

在过去的 50 到 60 年中，pH 电极技术并没有太大的改革。即使在过去 30 到 40 年的现代技术发展中，pH 电极制造仍然是一门艺术。电极的独特玻璃体由玻璃吹制机吹制成其配置；这不是一项先进或高科技的技术，而是电极制造中非常关键和必不可少的步骤。玻璃的厚度决定了它的电阻并影响它的输出。

一个典型的现代 pH 探头是一个组合电极，它将玻璃电极和参比电极组合成一个整体。复合电极由以下部分组成：

图 2：典型 pH 玻璃电极的示意图。（图片来源维基百科）

1. 电极的感应部分，由特定玻璃制成的灯泡

2. 内电极，通常是氯化银电极或甘汞电极

3. 内部溶液，通常是 pH=7 的缓冲溶液，pH 电极为 0.1 mol/L KCl 或 pM 电极为 0.1 mol/L MCl

4. 使用氯化银电极时，玻璃电极内部会析出少量的AgCl

5. 参比电极，通常与 2 相同

6. 参考内溶液，通常为 0.1 mol/L KCl

7. 与研究溶液的连接，通常由陶瓷或带有石棉或石英纤维的毛细管制成。

8. 电极主体，由非导电玻璃或塑料制成。

pH 电极的底部会膨胀成一个圆形的薄玻璃灯泡。最好将 pH 电极假定为管中的管。内管包含不变的 1×10-7 mol/L HCl 溶液。在内管内部也是参考探头的阴极端。阳极末端包裹在内管外部，并以与内管内部相同类型的参考探针结束。它充满 KCl 参考溶液，并通过用作盐桥的多孔塞与 pH 探头外部的溶液接触。

校准

每次测量前，必须使用至少两种已知 pH 值（通常约为 4 和 7）的标准缓冲溶液校准 pH 计。

一些需要测量 pH 值的典型应用

• pH 测量在农业工业中对土壤评估非常重要。主要农作物需要碱性环境，因此必须进行 pH 测量。

• 它也用于食品工业，特别是用于乳制品，如奶酪、凝乳、酸奶等。

• 它成为化学和制药行业的强制性要求。

• 它成为洗涤剂生产中的一个重要因素。

• pH 值监测在水处理厂和 RO 净水器中至关重要。