pH計(jì)，是指用來測定溶液酸堿度值的儀器。pH計(jì)是利用原電池的原理工作的，原電池的兩個(gè)電極間的電動(dòng)勢依據(jù)能斯特定律，既與電極的自身屬性有關(guān)，還與溶液里的氫離子濃度有關(guān)。原電池的電動(dòng)勢和氫離子濃度之間存在對應(yīng)關(guān)系，氫離子濃度的負(fù)對數(shù)即為pH值。pH計(jì)是一種常見的分析儀器，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、環(huán)保和工業(yè)等領(lǐng)域。土壤pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之一。在pH測定過程中應(yīng)考慮待測溶液溫度及離子強(qiáng)度等因素。

隨著科學(xué)研究的發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步水分的定量分析已被列為各類物質(zhì)理化分析的基本項(xiàng)目之一，作為各類物質(zhì)的一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo)。根據(jù)不同形式試樣中的不同水分含量提出了測定水分的不同要求。水分測定可以是工業(yè)生產(chǎn)的控制分析，也可是工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量簽定;可以從成噸計(jì)的產(chǎn)品中測定含水量等等。

什么是pH?pH是拉丁文“Pondus hydrogenii”一詞的縮寫(Pondus=壓強(qiáng)、壓力hydrogenium=氫)，用來量度物質(zhì)中氫離子的活性。這一活性直接關(guān)系到水溶液的酸性、中性和堿性。水在化學(xué)上是中性的，但不是沒有離子，即使化學(xué)純水也有微量被離解：嚴(yán)格地講，在與水分子水合作用以前，氫核不是以自由態(tài)存在。   H2O+ H2O=H3O+ + OHˉ，由于水合氫離子(H3O+)的濃度是與氫離子(H+)濃度等同看待，上式可以簡化成下述常用的形式：

H2O=H+ + OHˉ

此處正的氫離子，人們在化學(xué)中表示為“H+離子”或“氫核”。水合氫核表示為“水合氫離子”。負(fù)的氫氧根離子稱為“氫氧化物離子”。

利用質(zhì)量作用定律，對于純水的離解可以找到一平衡常數(shù)加以表示：

K=H3O+×OH-————H2O

由于水只有極少量被離解，因此水的質(zhì)量摩爾濃度實(shí)際為一常數(shù)，并且有平衡常數(shù)K可求出水的離子積KW。

KW=K×H2O KW= H3O+·OH-=10-7·10-7=10-14mol/l(25℃)

也就是說對于一升純水在25℃時(shí)存在10-7摩爾H3O+離子和10-7摩爾OHˉ離子。在中性溶液中，氫離子H+和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10-7mol/l。如：假如有過量的氫離子H+，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H+游離的物質(zhì)。同樣，如果使OHˉ離子游離，那么溶液就是堿性的。所以，給出H+值就足以表示溶液的特性，呈酸性還是堿性，為了免于用此分子濃度負(fù)冥指數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，生物學(xué)家澤倫森(Soernsen)在1909年建議將此不便使用的數(shù)值用對數(shù)代替，并定義為“pH值”。

數(shù)學(xué)上定義pH值為氫離子濃度的常用對數(shù)負(fù)值。即pH=-log[H+]。因此，pH值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負(fù)數(shù)：改變50m3的水的pH值，從pH2到pH3需要500L漂白劑。然而，從pH6到pH7只需要50L的漂白劑。

測量pH值的方法很多，主要有化學(xué)分析法、試紙法、電位法。

現(xiàn)主要介紹電位法測得pH值。電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個(gè)系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動(dòng)勢(EMF)。此電動(dòng)勢(EMF)由二個(gè)半電池構(gòu)成，其中一個(gè)半電池稱作指示電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)，如H+;另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。

例如，一支電極由一根插在含有銀離子的鹽溶液中的一根銀導(dǎo)線制成，在導(dǎo)線和溶液的界面處，由于金屬和鹽溶液二種物相中銀離子的不同活度，形成離子的充電過程，并形成一定的電位差。失去電子的銀離子進(jìn)溶液。當(dāng)沒有施加外電流進(jìn)行反充電，也就是說沒有電流的話，這一過程最終會(huì)達(dá)到一個(gè)平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱為半電池電位或電極電位。這種(如上所述)由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電極被稱為第一類電極。

此電位的測量是相對一個(gè)電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電極進(jìn)行的。這種具有獨(dú)立電位的參比電極也被稱為第二電極。對于此類電極，金屬導(dǎo)線都是覆蓋一層此種金屬的微溶性鹽(如：Ag/Agcl)，并且插入含有此種金屬鹽陰離子的電解質(zhì)溶液中。此時(shí)半電池電位或電極電位的大小取決于此種陰離子的活度。此二種電極之間的電壓遵循能斯特(NERNST)公式：

E—電位E0—電極的標(biāo)準(zhǔn)電壓

R—?dú)怏w常數(shù)(8.31439焦耳/摩爾和℃)

T—開氏絕對溫度(例：20℃相當(dāng)于(273.15+20)293.15開爾文)

F—法拉第常數(shù)(96493庫化/當(dāng)量)

n—被測離子的化合價(jià)(銀=1，氫=1)

ln(aMe)—離子活度aMe的對數(shù)標(biāo)準(zhǔn)氫電極是所有電位測量的參比點(diǎn)。

標(biāo)準(zhǔn)氫電極是一根鉑絲，用電解的方法鍍(涂覆)上氯化鉑，并且在四周充入氫氣(固定壓力為1013hpa)構(gòu)成的。將此電極浸入在25℃時(shí)H3O+離子含量為1mol/l溶液中便形成電化學(xué)中所有電位測量所參照的半電池電位或電極電位。其中氫電極作為參比電極在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)，于是使用第二類電極做為參比電極。其中最常用的便是銀/氯化銀電極。該電極通過溶解的AgCl對于氯離子濃度的變化起反應(yīng)。

此參比電極的電極電位通過飽和的kcl貯池(如：3mol/l kcl)來實(shí)現(xiàn)恒定。液體或凝膠形式的電解質(zhì)溶液通過隔膜與被測溶液相連通。利用上述的電極組合—銀電極和Ag/AgCl參比電極可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電極換成鉑或金電極進(jìn)行氧化還原電位的測量。例如：某種金屬離子的氧化階段。最常用的pH指示電極是玻璃電極。它是一支端部吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內(nèi)充填有含飽和AgCl的3mol/l kcl緩沖溶液，pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映pH值的電位差用Ag/AgCl傳導(dǎo)系統(tǒng)，如第二電極，導(dǎo)出。pH復(fù)合電極和pH固態(tài)電極，此電位差遵循能斯特公式：

能斯特公式將E0、R、T(298.15K即25℃)等數(shù)值代入上式既得：E=59.16mv/25℃ per pH (式中已將ln(H3O+)轉(zhuǎn)化為pH)式中R和F為常數(shù)，n為化合價(jià)，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講n=1。溫度“T”做為變量，在能斯特公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。對于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2mv/per pH變化。用pH值來表示則每1℃第1pH變化0.0033pH值。這也就是說：對于20～30℃之間和7pH左右的測量不需要對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償;而對于溫度>30℃或8或6的應(yīng)用場合則必須對溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。工業(yè)pH計(jì)，是一種常用的工業(yè)儀器設(shè)備，主要用來精密測量液體介質(zhì)的酸堿度值。以及安裝、清洗、抗干擾等等問題的考慮。

我們在選購酸度儀時(shí)，首先要考慮應(yīng)用場合，選擇筆式pH計(jì)，便攜式酸度儀，臺式酸度計(jì)或是工業(yè)用pH計(jì);其次是考慮測量需要的精度，選擇合適自己使用的精度. BpH-200A型pH計(jì)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、電力、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品、科研和環(huán)保等領(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。

一、根據(jù)應(yīng)用場合分類可分為：筆式pH計(jì)、便攜式pH計(jì)、實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)和工業(yè)pH計(jì)等。筆式pH計(jì)主要用于代替pH試紙的功能，具有精度低、使用方便的特點(diǎn)。便攜式pH計(jì)主要用于現(xiàn)場和野外測方式，要求較高的精度和完善的功能。實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)是一種臺式高精度分析儀表，要求精度高、功能全，包括打印輸出、數(shù)據(jù)處理等等。工業(yè)pH計(jì)是用于工業(yè)流程的連續(xù)測量，不僅要有測量顯示功能，還要有報(bào)警和控制功能，以及安裝、清洗、抗干擾等等問題的考慮。

二、根據(jù)pH計(jì)儀器精度分類：可分為0.2級、0.1級、0.05級、0.01級,數(shù)字越小，精度越高。

三、根據(jù)元器件類型分類：可分為晶體管式、集成電路式和單片機(jī)微電腦式，更多的是應(yīng)用微電腦芯片，大大減少了儀器體積和單機(jī)成本;但芯片的開發(fā)成本很貴。

四、根據(jù)讀數(shù)指示分類：可分為指針式和數(shù)字顯示式二種。指針式pH計(jì)已很少使用，但指針式儀表能夠顯示數(shù)據(jù)的連續(xù)變化過程，因此在滴定分析中還有使用。

五、看pH計(jì)有沒有附帶功能，比方說帶標(biāo)配RS232接口，還有一個(gè)很重的是溫度補(bǔ)償是自動(dòng)還是手動(dòng)，自動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)膒H計(jì)要比手動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)膒H計(jì)要方便些，二者之間的價(jià)格你就明白了吧。

在進(jìn)行操作前，應(yīng)首先檢查電極的完好性。甘汞電極。由于復(fù)合電極使用比較廣泛，以下主要討論復(fù)合電極。實(shí)驗(yàn)室使用的復(fù)合電極主要有全封閉型和非封閉型兩種，全封閉型比較少，主要是以國外企業(yè)生產(chǎn)為主。復(fù)合電極使用前首先檢查玻璃球泡是否有裂痕、破碎，如果沒有，用ｐＨ緩沖溶液進(jìn)行兩點(diǎn)標(biāo)定時(shí)，定位與斜率按鈕均可調(diào)節(jié)到對應(yīng)的ｐＨ值時(shí)，一般認(rèn)為可以使用，否則可按使用說明書進(jìn)行電極活化處理。

電極活化方法是：

在４％氟化氫溶液中浸３～５ ?ｓ左右，取出用蒸餾水進(jìn)行沖洗，然后在０．１ｍｏｌ／Ｌ的鹽酸溶液中浸泡數(shù)小時(shí)后，用蒸餾水沖洗干凈，再進(jìn)行標(biāo)定，即用ｐＨ值為６．８６（２５℃）的緩沖溶液進(jìn)行定位，調(diào)節(jié)好后任意選擇另一種ｐＨ緩沖溶液進(jìn)行斜率調(diào)節(jié)，如無法調(diào)節(jié)到，則需更換電極。非封閉型復(fù)合電極，里面要加外參比溶液即３ ?ｍｏｌ／Ｌ氯化鉀溶液，所以必須檢查電極里的氯化鉀溶液是否在１／３以上，如果不到，需添加３ ?ｍｏｌ／Ｌ氯化鉀溶液。如果氯化鉀溶液超出小孔位置，則把多余的氯化鉀溶液甩掉，使溶液位于小孔下面，并檢查溶液中是否有氣泡，如有氣泡要輕彈電極，把氣泡完全趕出。在使用過程中應(yīng)把電極上面的橡皮剝下，使小孔露在外面，否則在進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致氯化鉀溶液不能順利通過玻璃球泡與被測溶液進(jìn)行離子交換，會(huì)使測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

     測量完成后應(yīng)把橡皮復(fù)原，封住小孔。電極經(jīng)蒸餾水清洗后，應(yīng)浸泡在３ ｍｏｌ／Ｌ氯化鉀溶液中，以保持電極球泡的濕潤，如果電極使用前發(fā)現(xiàn)保護(hù)液已流失，則應(yīng)在３ ｍｏｌ／Ｌ氯化鉀溶液中浸泡數(shù)小時(shí)，以使電極達(dá)到最好的測量狀態(tài)。在實(shí)際使用時(shí)，發(fā)現(xiàn)有的分析人員把復(fù)合電極當(dāng)作玻璃電極來處理，放在蒸餾水中長時(shí)間浸泡，這是不正確的，這會(huì)使復(fù)合電極內(nèi)的氯化鉀溶液濃度大大降低，導(dǎo)致在測量時(shí)反應(yīng)不靈敏，最終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，因此不應(yīng)把復(fù)合電極長時(shí)間浸泡在蒸餾水中。

PＨ計(jì)廣泛用于凈水、自來水、生活用水及各種液體的酸堿度測試。ｐＨ值在７．０為中性，７．０以下為酸性，７．０以上為堿性。采用ｐＨ計(jì)能更好地控制化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及安全生產(chǎn)的目的。帶有自動(dòng)記錄的ｐＨ測量系統(tǒng)還可對污染公害提供訴訟的證據(jù)。某些間歇生產(chǎn)過程（例如某些化肥生產(chǎn)、食品加工過程）采用ｐＨ計(jì)后可變?yōu)檫B續(xù)生產(chǎn)方式。

在現(xiàn)代工業(yè)中采用ｐＨ計(jì)比其他類型的連續(xù)分析儀表的總和還多。幾乎凡需用水的生產(chǎn)部門都需要采用ｐＨ計(jì)。其應(yīng)用范圍從工業(yè)用水和廢物處理到采礦中的浮選過程，包括紙漿和造紙、金屬加工、化工、石油、合成橡膠生產(chǎn)、發(fā)電廠、制藥、食品加工等廣泛領(lǐng)域。