PH = hydrogen ion concentration,氫離子濃度指數,即pH值。這個(gè)概念是1909年由丹麥生物化學(xué)家Soslashren Peter Lauritz Soslashrensen提出。p代表德語(yǔ)Potenz,意思是力量或濃度,H代表氫離子(H+)。有時(shí)候pH也被寫(xiě)為拉丁文形式的pondus hydrogenii。
pH實(shí)際上是水溶液中酸堿度的一種表示方法。平時(shí)我們經(jīng)常習慣于用百分濃度來(lái)表示水溶液的酸堿度,如1%的硫酸溶液或1%的堿溶液,但是當水溶液的酸堿度很小很小時(shí),如果再用百分濃度來(lái)表示則太麻煩了,這時(shí)可用pH來(lái)表示。pH的應用范圍在0-14之間,當pH=7時(shí)水呈中性;pH<7時(shí)水呈酸性,pH愈小,水的酸性愈大;當pH>7時(shí)水呈堿性,pH愈大,水的堿性愈大。
分辨液體是酸是堿通常用顯色試液檢測:
無(wú)色酚酞——遇酸不變,遇堿變紅.
紫色石蕊——遇酸變紅,遇堿變藍,中性則保持石蕊的原色
pH的計算公式如下:
C(H)為H離子濃度
pH=-lg(C(H)),例如HCl溶液,-lg(10-2)=2
堿性溶液中PH=-lg[H+]=-lg10(-14)/[0H-]=-{lg10(-14)-lg[0H-]} =14+lg[0H-]
世界上所有的生物是離不開(kāi)水的,但是適宜于生物生存的pH值的范圍往往是非常狹小的,因此國家環(huán)保局將處理出水的pH值嚴格地規定在6-9之間。
水中pH值的檢測經(jīng)常使用pH試紙,也有用儀器測定的,如pH測定儀。
PH計,是一種常用的儀器設備,主要用來(lái)精密測量液體介質(zhì)的酸堿度值,配上相應的離子選擇電極也可以測量離子電極電位MV值,廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、科研、環(huán)保等領(lǐng)域。該儀器也是食品廠(chǎng)、飲用水廠(chǎng)辦QS、HACCP認證中的必備檢驗設備。
人們根據生產(chǎn)與生活的需要,科學(xué)地研究生產(chǎn)了許多型號的酸堿度計,其分類(lèi)為:
按測量精度可分:0.2級、0.1級、0.01級或更高精度。
按儀器體積分有:筆式(迷你型)、便攜式、臺式,還有在線(xiàn)連續監控測量的在線(xiàn)式。
根據使用的要求:筆式(迷你型)與便攜式PH酸堿度計一般是檢測人員帶到現場(chǎng)檢測使用。選擇PH酸堿度計的精度級別是根據用戶(hù)測量所需的精度決定,而后根據用戶(hù)方便使用而選擇各式形狀的PH計。
PH計用來(lái)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(méi)有離子,即使化學(xué)純水也有微量被離解:嚴格地講,只有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(jiǎn)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”。負的氫氧根離子稱(chēng)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加以表示: K = H3O+·OH-,由于水只有極少量被離解,因此水的克分子濃度實(shí)際為一常數,并且有平衡常數K可求出水的離子積KW。KW= H3O+·OH-=10-7·10-7=10-14mol/l(25℃) 。也就是說(shuō)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(guò)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C(H+)值就足以表示溶液的特性,呈酸性堿性,為了免于用此克分子濃度負冥指數進(jìn)行運算,生物學(xué)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(xué)上定義pH值為氫離子濃度的常用對數負值。即因此,PH值是離子濃度以10為底的對數的負數:
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