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山西快乐十分销售平台: PH測量的技術知識

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瀏覽 次【字號 】 發布時間:2012-6-30 打印本頁

pH測量的基本原理

用于確定化學反應過程的最熟悉最古老的零電流測量方法恐怕就是PH測量。

什么是pH,對于PH測量應該知道些什么?

一般來講,pH測量就是用來確定某種溶液的酸堿度。

在水中加入酸,水的酸度便會提高,而PH值降低。在水中加入堿,水的堿度便會提高,而PH值是用來表示酸堿度的單位。

當我們講牛奶是“涼”的或酸是“弱”的時,并不是確定表示事物的狀況,這是因為我們沒有說出測量單位和測量值。而當我們講牛奶的溫度是10℃,則是一個確切的概念。同樣的當我們講弱酸的pH值為5.2,這也是一個確切的概念。

世界上有各種各樣具有不同酸堿強度的酸和堿。例如:鹽酸就是一種很強的酸,而硼酸則很弱(可以用來沖洗眼睛和傷口)。

決定酸的強弱程度,主要看氫離子在溶液中離解的多少。強酸中氫離子離解的很廣泛,弱酸中則離解的很少。

鹽酸之所以成為強酸,是因為氯使氫離子幾乎完全離解了出來。

硼酸之所以是弱酸,是因為只有很少氫離子離解出來。

即使化學純水也有微量被離解:嚴格地講,只有在與水分子水合作以前,氫核不是以自由態存在。

H2O+H2O=H3O-+OH-

由于水合氫離子(H3O)的濃度可與氫離子(H)濃度等同看待,上式可以簡化成下述常用的形式:

        H2O=H++OH-

此處正的氫離子人們在化學中表示為“H+離子”或“氫核”。水合氫核表示為“水合氫離子”。負的氫氧根離子稱為“氫氧化物離子”。

利用質量作用定律,對于純水的離解可以找到一平衡常數加以表示:

       

K=
 H3O+·OH-
 
H2O
 

由于水只有極少量被離解,因此水的克分子濃度實際上為一常數,并且有平衡常數K可求出水的離子積KW。

KW=K×H2O KW = H3O+·OH-=10-7·10-7=10mol/l(25℃)

也就是說,對于一升純水在25℃時存在10-7摩爾H3O-離子和10-7摩爾OH-離子。

為了免于用此克分子濃度負冥指數進行運算,生物學家澤倫森(Soernsen)在1909年建議將此不便使用的數值用對數代替,并定義為“ pH值”。數學上定義pH值為氫離子濃度的常用對數的負值。即:

              pH=-logH+

嚴格地講,此公式忽略了氫離子(H+)和氫氧根離子(OH-)的交互作用,因為在離子間,電場力的作用使得離子的活動性明顯降低了。也就是說:氫離子的起作用的濃度(即活度)還與被溶解的所有其他的離子有關。

例如:當氫離子濃度為10-1摩爾/1時,理論上pH值應為1.0,而我們只測得pH值為1.08。這就說明度系數f≠1,而是0.823。

也就是說,pH值的確切定義應為:pH

測量溶液的溫度系數:

由于離子積對溫度的依賴性很強,純水的中性點便有如下的分布:

0℃                            =                          pH

25℃                          =                         pH

75℃                          =                          pH

100℃                        =                          pH

酸和堿是用水稀釋的,也肯定會有上述的pH值依賴于溫度的情況。

對于強酸,水的自我離解的影響為零,pH值就只由酸的離解來決定:

0℃時              25℃時    50℃時

0.001nHCL               3.00 pH         3.00 pH              3.00 pH

0.1n  HCL               1.08 pH         1.08 pH              1.08pH

      對于堿溶液,上述影響就很大了。由于此時氫離子的活度減少,同時水的自我離解占有優勢。

                                  0℃時                 25℃時     50℃時

0.001nNAOH              11.94pH         11.00pH           10.26pH

飽和石灰水              ┄┄            12.4 pH              11.68pH

      對于實際來講,有以下幾點結論:

      對于過程控制的PH值,必須同時知道溶液的溫度特性;只有在被測介質處于相同溫度的情況下才能對其PH值進行比較。

如何進行PH值的測量

      幾乎每個人都知道利用石蕊試紙或隨PH值的不同改變顏色的特性進行測量的方法。例如:石蕊試紙在酸溶液中變成深紅或淺紅色,而在堿溶液中則變成深蘭或淺蘭色。

      但是這種方法在弱緩沖液中,或含有金屬離子的溶液或者有機合物溶液中會出現明顯的誤差(≤2PH值)。

      為了得到精確和可重現的pH值,就要使用電位分析法來進行pH值測量。



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