ph計(jì)原理是什么（基本原理）_ph計(jì)測(cè)量原理

　　pH計(jì)，是一種常用的儀器設(shè)備，主要用來精密測(cè)量液體介質(zhì)的酸堿度值，配上相應(yīng)的離子選擇電極也可以測(cè)量離子電極電位MV值，pH計(jì)被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、污水處理、科研、制藥、發(fā)酵、化工、養(yǎng)殖、自來水等領(lǐng)域。該儀器也是食品廠、飲用水廠辦QS、HACCP認(rèn)證中的必備檢驗(yàn)設(shè)備。

　　PH計(jì)的結(jié)構(gòu)

　　PH計(jì)別名酸度計(jì)結(jié)構(gòu)主要由3部分組成，PH酸度計(jì)是一種常用的儀器設(shè)備。 隨著全民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，PH酸度計(jì)應(yīng)用范圍和技術(shù)在不斷提升，PH計(jì)品種繁多。各類酸度計(jì)產(chǎn)品被用來精密測(cè)量液體介質(zhì)的酸堿度值， 例如工業(yè)生產(chǎn)加工，食品檢測(cè)等各領(lǐng)域；PH計(jì)配上相應(yīng)的離子選擇電極也可以測(cè)量離子電極電位MV值。用PH計(jì)酸度計(jì)進(jìn)行電位測(cè)量，是測(cè)量pH最精密的方法。對(duì)于初次使用PH計(jì)的用戶而言，必須要對(duì)他們有一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，pH計(jì)的主要三大結(jié)構(gòu)部件是什么呢？

　　1、一個(gè)參比電極；

　　2、一個(gè)玻璃電極，其電位取決于周圍溶液的pH；

　　3、一個(gè)電流計(jì)，該電流計(jì)能在電阻極大的電路中測(cè)量出微小的電位差。

　　以下是分別說明各部件的主要功能：

　　1、參比電極的基本功能是維持一個(gè)恒定的電位，作為測(cè)量各種偏離電位的對(duì)照。銀-氧化銀電極是目前pH中最常用的參比電極。

　　2、玻璃電極的功能是建立一個(gè)對(duì)所測(cè)量溶液的氫離子活度發(fā)生變化作出反應(yīng)的電位差。把對(duì)pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中，就組成一個(gè)原電池，該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。E電池＝E參比+E玻璃，如果溫度恒定，這個(gè)電池的電位隨待測(cè)溶液的pH變化而變化，而測(cè)量pH計(jì)中的電池產(chǎn)生的電位是困難的，因其電動(dòng)勢(shì)非常小，且電路的阻抗又非常大1－100MΩ；因此，必須把信號(hào)放大，使其足以推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)毫伏表或毫安表。

　　3、電流計(jì)的功能就是將原電池的電位放大若干倍，放大了的信號(hào)通過電表顯示出，電表指針偏轉(zhuǎn)的程度表示其推動(dòng)的信號(hào)的強(qiáng)度，為了使用上的需要，pH電流表的表盤刻有相應(yīng)的pH數(shù)值；而數(shù)字式pH計(jì)則直接以數(shù)字顯出pH值。

　　ph計(jì)原理是什么（基本原理）

　　離子活度是指電解質(zhì)溶液中參與電化學(xué)反應(yīng)的離子的有效濃度。離子活度（α）和濃度（c）之間存在定量的關(guān)系，其表達(dá)式為：α=γc式中：α為離子的活度；γ為離子的活度系數(shù)；c為離子的濃度。

　　γ通常小于1，在溶液無限稀時(shí)離子間相互作用趨于零，此時(shí)活度系數(shù)趨于1，活度等于溶液的實(shí)際濃度。一般在水溶液中H離子的濃度非常小，所以H離子的活度基本和其濃度相等。

　　根據(jù)能斯特方程，離子活度與電極電位成正比，因此可對(duì)溶液建立起電極電位與活度的關(guān)系曲線，此時(shí)測(cè)定了電位，即可確定離子活度，所以實(shí)際上我們是通過測(cè)量電位來計(jì)算H離子的濃度的。

　　ph計(jì)測(cè)量原理

　　pH計(jì)主要用于測(cè)量液體中的氫離子濃度。準(zhǔn)確地說是測(cè)量氫離子活性，得出酸性、中性還是堿性的數(shù)值，在自來水、河水、飲料、食品、污水、醫(yī)療和化工等領(lǐng)域廣泛地使用工業(yè)用液體分析儀。

　　全量程是0～14pH，pH=7為中性，pH《7為酸性，pH值接近0為強(qiáng)酸性。pH》7為堿性，pH值接近14為強(qiáng)堿性。

　　普通pH計(jì)的原理和結(jié)構(gòu)如上圖所示，將待測(cè)液體氫離子活性作為兩根電極之間產(chǎn)生的電位差，通過變送器得到傳輸信號(hào)。

　　成為基準(zhǔn)的電極被稱為玻璃電極，從外觀來看與玻璃試管相似。但是前端為特殊玻璃制成的數(shù)十μmm的薄膜玻璃，內(nèi)置有內(nèi)部緩沖液和內(nèi)部電極。內(nèi)部電極與待測(cè)液體之間有玻璃薄膜，基本上是絕緣狀態(tài)。

　　另一端的電極稱為比較電極（或參比電極），結(jié)構(gòu)與玻璃電極類似，但前端有液接界，內(nèi)部液體與待測(cè)液體通過縫隙接觸。液接界形態(tài)多樣，包括玻璃纖維形、小孔形、陶瓷形、套管形等，根據(jù)具體的用途進(jìn)行選擇。

　　檢測(cè)部分的阻抗由于隔著玻璃膜，阻抗大于10MΩ，所以變送部分需要更高的阻抗，必須達(dá)到1GΩ以上，放大器與電極之間也使用絕緣性高的導(dǎo)線和端子。

　　測(cè)量液的氫離子活性會(huì)使玻璃電極的薄膜玻璃兩側(cè)之間產(chǎn)生電位差。玻璃電極的薄膜玻璃內(nèi)側(cè)電位經(jīng)過內(nèi)部緩沖液，通過內(nèi)電極導(dǎo)出；而接液的外側(cè)電位經(jīng)過待測(cè)液體-參比電極液接界-內(nèi)部液體，通過參比電極的內(nèi)部電極導(dǎo)出。

　　兩電極的內(nèi)部電極與內(nèi)部液體之間產(chǎn)生的電位，大體相互抵消，所以能測(cè)量薄膜玻璃兩側(cè)的電位。

　　pH值與氫離子活性aH+的關(guān)系如下所示： pH=-log10aH+

　　也就是說，pH值與離子活性常用對(duì)數(shù)的倒數(shù)成比例，p是冪（power）的首字母，意思是乘方；H是氫（Hydrogen）的首字母，意思是氫離子。

　　此外，氫離子活性與氫離子濃度的關(guān)系如下： aH+＝γH+（H+）

　　γH+： 氫離子活性系數(shù)（activity coefficient）

　　H+： 氫離子濃度

　　用小于1的數(shù)值表示氫離子活性系數(shù)，濃度很低時(shí)視為1。用能斯特方程式來表示測(cè)量電位差： E＝（2.303RT/F）（pHi-pHs）+Eas

　　E： 測(cè)量電位差（V）

　　R： 氣體常數(shù)（8.31441JK-1mol-1）

　　T： 絕對(duì)溫度（K）

　　F： 法拉第常數(shù)（96484.56 C mol-1）

　　pHi： 玻璃電極內(nèi)部緩沖液的pH值（=7）

　　pHs： 測(cè)量液的pH值

　　Eas： 不對(duì)稱電位（理論值與實(shí)際值的電位偏移） （V）