pH計(jì)，是(shì)指用(yòng)來測(cè)定溶液(yè)酸(suān)鹼(jiǎn)度值(zhí)的儀器。pH計是利用原電池(chí)的(dí)原(yuán)理(lǐ)工作(zuò)的(dí)，原電池(chí)的(dí)兩個電(diàn)極(jí)間的電動勢依(yī)據(jù)能(néng)斯(sī)特(tè)定(dìng)律，既與電(diàn)極(jí)的自(zì)身(shēn)屬性有(yǒu)關(guān)，還與溶液(yè)裏的氫離子濃(nóng)度有關。原電(diàn)池(chí)的(dí)電(diàn)動(dòng)勢(shì)和氫離子濃(nóng)度之間(jiān)存在(zài)對應關係(xì)，氫離子濃度的(dí)負對(duì)數(shù)即為(wéi)pH值。pH計是一(yī)種常(cháng)見的(dí)分(fēn)析(xī)儀器(qì)，廣泛應用在農業，環保(bǎo)和工(gōng)業(yè)等領域。土(tǔ)壤pH值是土壤重要的(dí)基(jī)本性(xìng)質(zhì)之一。在(zài)pH測(cè)定過程中(zhōng)應(yīng)考慮待測溶液溫度及離子(zǐ)強(qiáng)度等因素。
原理(lǐ)
什麼是(shì)pH？pH是(shì)拉丁文(wén)“Pondus hydrogenii”一詞(cí)的(dí)縮寫(xiě)（Pondus=壓(yā)強(qiáng)，壓(yā)力(lì)hydrogenium=氫），用來量度物質(zhì)中氫離子的活性(xìng)。這一活性(xìng)直接關係到水溶液的酸(suān)性，中(zhōng)性和(hé)鹼性(xìng)。水在化學上是中(zhōng)性(xìng)的(dí)，但不(bù)是(shì)沒有離(lí)子，即(jí)使(shǐ)化學(xué)純水也(yě)有微量(liáng)被離(lí)解：嚴格地(dì)講，在與(yǔ)水分(fēn)子水合作(zuò)用以前，氫核不是(shì)以自由(yóu)態(tài)存在。
H2O+ H2O=H3O+ + OHˉ，由於水(shuǐ)合氫離(lí)子(zǐ)（H3O+）的濃度(dù)是與氫離(lí)子(zǐ)（H+）濃(nóng)度等(děng)同看(kàn)待，上式可以(yǐ)簡化成下述常(cháng)用的(dí)形(xíng)式：
H2O=H+ + OHˉ
此處(chǔ)正(zhèng)的氫(qīng)離子(zǐ)，人們(mén)在(zài)化(huà)學(xué)中表示(shì)為“H+離(lí)子(zǐ)”或(huò)“氫核”。水合(hé)氫(qīng)核(hé)表示(shì)為“水合(hé)氫離子(zǐ)”。負的(dí)氫(qīng)氧根(gēn)離子(zǐ)稱(chēng)為(wéi)“氫氧(yǎng)化(huà)物(wù)離(lí)子”。
利用質量(liáng)作用定(dìng)律，對於純水的離解(jiě)可以找到一平衡常(cháng)數加(jiā)以(yǐ)表示(shì)：
K=H3O+×OH-————H2O
由於(yú)水(shuǐ)隻(zhī)有極少(shǎo)量(liáng)被離解(jiě)，因此水的質量摩爾濃度實(shí)際為一常數(shù)，並(bìng)且有(yǒu)平衡常(cháng)數K可(kě)求出(chū)水的離子積KW。
KW=K×H2O KW= H3O+·OH－=10－7·10－7=10－14mol/l(25℃)
也(yě)就(jiù)是說對(duì)於一升純水在25℃時(shí)存在(zài)10－7摩爾H3O+離子和10－7摩(mó)爾OHˉ離子。
在(zài)中(zhōng)性溶(róng)液(yè)中，氫(qīng)離子(zǐ)H+和(hé)氫氧(yǎng)根離子OHˉ的濃度都是10－7mol/l。如(rú)：
假如有過量(liáng)的氫離子H+，則(zé)溶液呈酸(suān)性。酸(suān)是(shì)能使水溶液中的氫離子H+遊(yóu)離的(dí)物(wù)質。同樣，如(rú)果(guǒ)使(shǐ)OHˉ離子(zǐ)遊(yóu)離(lí)，那麼(mó)溶液就(jiù)是鹼(jiǎn)性的。所以，給出H+值(zhí)就足(zú)以(yǐ)表示溶液的(dí)特性(xìng)，呈酸(suān)性還(huán)是鹼性，為了(liǎo)免(miǎn)於用此分(fēn)子(zǐ)濃(nóng)度負冪指數(shù)進行運算(suàn)，生物(wù)學家(jiā)澤倫(lún)森（Soernsen）在1909年(nián)建(jiàn)議將此(cǐ)不(bù)便使用的數值(zhí)用對(duì)數(shù)代(dài)替，並定義為“pH值(zhí)”。數(shù)學上定(dìng)義(yì)pH值(zhí)為氫(qīng)離(lí)子(zǐ)濃度的常(cháng)用對(duì)數(shù)負(fù)值。即pH=-log[H+]。
因此，pH值是離子濃(nóng)度以10為(wéi)底的(dí)對數(shù)的(dí)負(fù)數(shù)：
改變50m的水的pH值，從pH2到(dào)pH3需要500L漂(piāo)白(bái)劑(jì)。然(rán)而(ér)，從(cóng)pH6到pH7隻需(xū)要50L的(dí)漂(piāo)白劑(jì)。
測量(liáng)pH值(zhí)的(dí)方法很(hěn)多(duō)，主(zhǔ)要(yào)有化(huà)學分析(xī)法，試紙(zhǐ)法(fǎ)，電位法。現主要(yào)介(jiè)紹電位法測(cè)得(dé)pH值(zhí)。
電位分析法所用的電(diàn)極被稱(chēng)為原(yuán)電池。原(yuán)電(diàn)池是一(yī)個係(xì)統，它的(dí)作(zuò)用(yòng)是使(shǐ)化(huà)學反(fǎn)應能(néng)量轉成為(wéi)電能。此電(diàn)池的電(diàn)壓被稱(chēng)為(wéi)電動(dòng)勢(shì)（EMF）。此(cǐ)電動勢(shì)（EMF）由(yóu)二(èr)個(gè)半電池(chí)構成(chéng)，其中一個半(bàn)電池(chí)稱(chēng)作(zuò)指示電極(jí)，它的電(diàn)位與(yǔ)特定(dìng)的離子(zǐ)活度有(yǒu)關(guān)，如H+；另(lìng)一(yī)個半(bàn)電池為參比半電(diàn)池(chí)，通(tōng)常稱(chēng)作(zuò)參比(bǐ)電極，它一般是(shì)測(cè)量(liáng)溶液相(xiāng)通，並且與測(cè)量(liáng)儀(yí)表相連。
