什(shen)麽(me)是(shi)pH？pH是(shi)拉丁(ding)文“Pondus hydrogenii”壹(yi)詞(ci)的(de)縮(suo)寫(xie)（Pondus=壓強、壓力hydrogenium=氫），用(yong)來(lai)量(liang)度(du)物(wu)質中(zhong)氫離子的(de)活(huo)性(xing)。這(zhe)壹活(huo)性直(zhi)接(jie)關(guan)系(xi)到(dao)水(shui)溶液的(de)酸(suan)性(xing)、中(zhong)性和(he)堿性(xing)。水(shui)在(zai)化學上(shang)是(shi)中(zhong)性的(de)，但(dan)不(bu)是(shi)沒有(you)離子，即(ji)使化學(xue)純(chun)水(shui)也(ye)有(you)微量被離解(jie)：嚴格地(di)講，只有(you)在與水(shui)分子水(shui)合作(zuo)用(yong)以(yi)前，氫核(he)不是(shi)以(yi)自由態存(cun)在(zai)。
H2O+ H2O=H3O+ + OHˉ
顯示控(kong)制(zhi)儀(yi)
由於水(shui)合氫離子（H3O）的(de)濃(nong)度(du)是(shi)與氫離子（H）濃度(du)等同看待，上(shang)式(shi)可(ke)以(yi)簡化成下述常(chang)用(yong)的(de)形式(shi)：
H2O=H+ + OHˉ
此(ci)處(chu)正(zheng)的(de)氫離子人們在(zai)化學(xue)中(zhong)表(biao)示為(wei)“H+離(li)子”或“氫核(he)”。水(shui)合氫核(he)表(biao)示為(wei)“水(shui)合氫離子”。負的(de)氫氧(yang)根離(li)子稱為“氫氧(yang)化物(wu)離子”。
利(li)用(yong)質(zhi)量(liang)作(zuo)用(yong)定(ding)律，對於純水(shui)的(de)離(li)解(jie)可(ke)以(yi)找(zhao)到壹平(ping)衡常(chang)數加(jia)以(yi)表(biao)示：
K=H3O+×OH————H2O
由於水(shui)只有(you)極少(shao)量(liang)被離解(jie)，因此水(shui)的(de)克(ke)分子濃度(du)實際為壹常數，並(bing)且有(you)平(ping)衡常(chang)數K可(ke)求出水(shui)的(de)離(li)子積KW。
KW=K×H2O KW= H3O+·OH－=10－7·10－7=10－14mol/l（25℃）
也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)對(dui)於壹(yi)升(sheng)純水(shui)在(zai)25℃時(shi)存(cun)在(zai)10－7摩爾H3O+離(li)子和(he)10－7摩爾OHˉ離(li)子。
在(zai)中(zhong)性溶液中(zhong)，氫離子H+和(he)氫氧(yang)根離(li)子OHˉ的(de)濃(nong)度(du)都是(shi)10－7mol/l。如：
假如有(you)過量的(de)氫離子H+，則(ze)溶液呈酸性(xing)。酸(suan)是(shi)能使水(shui)溶液中(zhong)的(de)氫離子H+遊離的(de)物(wu)質。同樣(yang)，如果(guo)氫離子H+並(bing)使OHˉ離子遊離，那末溶液就是(shi)堿性(xing)的(de)。所(suo)以(yi)，給出CH+值(zhi)就足(zu)以(yi)表(biao)示溶液的(de)特(te)性(xing)，呈(cheng)酸(suan)性(xing)堿性，為了免於用(yong)此(ci)克(ke)分子濃度(du)負冥(ming)指(zhi)數(shu)進(jin)行運算(suan)，生物(wu)學家(jia)澤(ze)倫(lun)森(sen)（Soernsen）在(zai)1909年(nian)建議將此不(bu)便使用(yong)的(de)數(shu)值(zhi)用(yong)對(dui)數(shu)代(dai)替，並(bing)定義(yi)為“pH值(zhi)”。數學(xue)上(shang)定義(yi)pH值(zhi)為氫離子濃度(du)的(de)常(chang)用(yong)對(dui)數(shu)負值(zhi)。即(ji)pH=-log[H+]。
因(yin)此(ci)，pH值(zhi)是(shi)離子濃度(du)以(yi)10為(wei)底(di)的(de)對(dui)數(shu)的(de)負(fu)數(shu)：
改(gai)變50m3的(de)水(shui)的(de)pH值(zhi)，從pH2到(dao)pH3需要(yao)500L漂(piao)白劑(ji)。然而(er)，從(cong)pH6到pH7只需要(yao)50L的(de)漂(piao)白劑(ji)。
測(ce)量(liang)pH值(zhi)的(de)方(fang)法(fa)很多(duo)，主(zhu)要(yao)有(you)化學分析(xi)法、試(shi)紙(zhi)法(fa)、電位法(fa)。現主(zhu)要(yao)介(jie)紹電位法(fa)測得pH值(zhi)。
電位分析(xi)法所(suo)用(yong)的(de)電極被稱為原(yuan)電池。原電池是(shi)壹個系(xi)統(tong)，它(ta)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)使化學(xue)反(fan)應(ying)能(neng)量(liang)轉(zhuan)成為電能。此(ci)電池的(de)電壓被稱為電動(dong)勢（EMF）。此(ci)電動(dong)勢（EMF）由二個半電池構成，其中(zhong)壹個半電池稱作(zuo)指示電極，它的(de)電位與(yu)特(te)定(ding)的(de)離(li)子活度(du)有(you)關(guan)，如H+；另壹(yi)個半電池為參(can)比半電池，通常(chang)稱作(zuo)參比電極，它壹般是(shi)測量(liang)溶液相通，並(bing)且與測量(liang)儀(yi)表(biao)相(xiang)連(lian)。
例(li)如，壹支(zhi)電極由壹根插在含有(you)銀(yin)離子的(de)鹽(yan)溶液中(zhong)的(de)壹(yi)根銀(yin)導線(xian)制(zhi)成，在導線(xian)和(he)溶液的(de)界(jie)面(mian)處(chu)，由於金屬(shu)和(he)鹽溶液二種(zhong)物(wu)相中(zhong)銀(yin)離子的(de)不(bu)同活度(du)，形成離子的(de)充(chong)電過程(cheng)，並(bing)形成壹定的(de)電位差(cha)。失(shi)去電子的(de)銀(yin)離子進(jin)溶液。當沒有(you)施加外電流進(jin)行反充電，也就(jiu)是(shi)說(shuo)沒有(you)電流的(de)話(hua)，這(zhe)壹過(guo)程(cheng)zui終(zhong)會(hui)達到壹個平(ping)衡。在(zai)這(zhe)種平(ping)衡狀態下(xia)存(cun)在(zai)的(de)電壓被稱為半電池電位或(huo)電極電位。這(zhe)種（如上(shang)所述）由金屬(shu)和(he)含有(you)此金屬(shu)離子的(de)溶液組成的(de)電極被稱為*類(lei)電極。
此(ci)電位的(de)測(ce)量(liang)是(shi)相對(dui)壹(yi)個電位與(yu)鹽溶液的(de)成分無關(guan)的(de)參(can)比電極進(jin)行的(de)。這(zhe)種具(ju)有(you)獨立電位的(de)參(can)比電極也被稱為第二電極。對於此類電極，金屬(shu)導線(xian)都是(shi)覆(fu)蓋壹(yi)層(ceng)此種(zhong)金屬(shu)的(de)微(wei)溶性(xing)鹽(yan)（如：Ag/Agcl），並(bing)且插入含有(you)此種金屬(shu)鹽陰(yin)離子的(de)電解(jie)質溶液中(zhong)。此時(shi)半電池電位或(huo)電極電位的(de)大(da)小(xiao)取決於此(ci)種陰(yin)離子的(de)活(huo)度(du)。
此(ci)二種(zhong)電極之(zhi)間的(de)電壓遵(zun)循(xun)能斯(si)特(te)（NERNST）公式(shi)：
能(neng)斯(si)特(te)公式(shi)
式(shi)中(zhong)：E—電位
E0—電極的(de)標(biao)準(zhun)電壓
R—氣(qi)體(ti)常(chang)數(shu)（8.31439焦耳(er)/摩爾和(he)℃）
T—開(kai)氏(shi)溫度(du)（例(li)：20℃相(xiang)當於（273.15+20）293.15開(kai)爾文(wen)）
F—法(fa)拉弟(di)常數(shu)（96493庫(ku)化/當量）
n—被(bei)測(ce)離子的(de)化(hua)合價(jia)（銀(yin)=1，氫=1）
ln（aMe）—離(li)子活度(du)aMe的(de)對(dui)數(shu)
標(biao)準(zhun)氫電極是(shi)所有(you)電位測(ce)量的(de)參(can)比點。標(biao)準氫電極是(shi)壹根鉑(bo)絲(si)，用(yong)電解(jie)的(de)方(fang)法(fa)鍍（塗覆(fu)）上(shang)氯化(hua)鉑(bo)，並(bing)且在四(si)周(zhou)充(chong)入氫氣(qi)（固定壓力為(wei)1013hpa）構成的(de)。
將(jiang)此(ci)電極浸入在25℃時(shi)H3O+離(li)子含量為(wei)1mol/l溶液中(zhong)便形成電化學(xue)中(zhong)所有(you)電位測(ce)量所(suo)參(can)照(zhao)的(de)半電池電位或(huo)電極電位。其(qi)中(zhong)氫電極作(zuo)為參(can)比電極在實踐(jian)中(zhong)很難實現，於(yu)是(shi)使用(yong)第二類(lei)電極做為參比電極。其中(zhong)zui常用(yong)的(de)便是(shi)銀(yin)/氯化銀(yin)電極。該(gai)電極通過(guo)溶解(jie)的(de)AgCl對(dui)於(yu)氯(lv)離子濃度(du)的(de)變化起(qi)反(fan)應(ying)。
此(ci)參(can)比電極的(de)電極電位通過(guo)飽和(he)的(de)kcl貯(zhu)池（如：3mol/l kcl）來實現恒定(ding)。液體(ti)或(huo)凝膠形式(shi)的(de)電解(jie)質溶液通過(guo)隔(ge)膜與(yu)被(bei)測溶液相連通。
QS認(ren)證酸度(du)計
利(li)用(yong)上(shang)述的(de)電極組合—銀(yin)電極和(he)Ag/AgCl參比電極可(ke)以(yi)測(ce)量膠片(pian)沖(chong)洗液中(zhong)的(de)銀(yin)離子含量。也(ye)可(ke)以(yi)將(jiang)銀(yin)電極換成鉑(bo)或(huo)金電極進(jin)行氧(yang)化還(hai)原電位的(de)測(ce)量(liang)。例(li)如：某(mou)種金屬(shu)離子的(de)氧(yang)化階(jie)段。
zui常(chang)用(yong)的(de)pH指(zhi)示電極是(shi)玻璃電極。它是(shi)壹支(zhi)端部(bu)吹成泡(pao)狀的(de)對(dui)於(yu)pH敏感(gan)的(de)玻(bo)璃膜的(de)玻(bo)璃。管(guan)內(nei)充填有(you)含飽和(he)AgCl的(de)3mol/l kcl緩(huan)沖(chong)溶液，pH值(zhi)為7。存(cun)在於(yu)玻(bo)璃膜二面(mian)的(de)反(fan)映(ying)pH值(zhi)的(de)電位差(cha)用(yong)Ag/AgCl傳導系(xi)統(tong)，
如第二電極，導出。pH復合電極和(he)pH固態電極，
此(ci)電位差(cha)遵(zun)循(xun)能斯(si)特(te)公式(shi)：
能(neng)斯(si)特(te)公式(shi)
將(jiang)E0、R、T（298.15K即(ji)25℃）等數(shu)值(zhi)代(dai)入上(shang)式(shi)既(ji)得：
E=59.16mv/25℃ per pH （式(shi)中(zhong)已(yi)將(jiang)ln（H3O+）轉(zhuan)化為(wei)pH）
式(shi)中(zhong)R和(he)F為常(chang)數(shu)，n為(wei)化合價(jia)，每(mei)種離(li)子都有(you)其固定的(de)值(zhi)。對於(yu)氫離子來講n=1。溫度(du)“T”做為(wei)變量，在(zai)能(neng)斯(si)特(te)公式(shi)中(zhong)起很大(da)作(zuo)用(yong)。隨著(zhe)溫度(du)的(de)上(shang)升(sheng)，電位值(zhi)將隨之(zhi)增(zeng)大(da)。
對(dui)於(yu)每(mei)1℃的(de)溫度(du)變大(da)，將(jiang)引起電位0.2mv/per pH變化。用(yong)pH值(zhi)來表(biao)示則(ze)每(mei)1℃第1pH變化0.0033pH值(zhi)。
這(zhe)也就(jiu)是(shi)說(shuo)：對(dui)於20～30℃之(zhi)間和(he)7pH左右(you)的(de)測(ce)量(liang)不(bu)需要(yao)對(dui)溫度(du)變化進(jin)行補(bu)償(chang)；而對(dui)於溫度(du)>30℃或<20℃和(he)pH值(zhi)>8pH或6pH的(de)應(ying)用(yong)場(chang)合則(ze)必(bi)須(xu)對溫度(du)變化進(jin)行補(bu)償(chang)。
pH值(zhi)壹電位壹(yi)離子濃度(du)之(zhi)間的(de)關(guan)系(xi)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 OH離(li)子
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 H 離(li)子
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH
+414.4···· ·· ····+.59.2 0 -59.2············ ···· -414.4 mv/25℃
從(cong)以(yi)上(shang)我們對pH測量的(de)原(yuan)理(li)進(jin)行了分析(xi)而得知(zhi)，我們只要(yao)用(yong)壹(yi)臺(tai)毫(hao)伏(fu)計(ji)即(ji)可(ke)把(ba)pH值(zhi)顯示出來。
更(geng)新(xin)時(shi)間(jian)：2013-03-12 
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