PH計原理級別準度
原理
“pH"中的“p"來自德語Potenz,意思是濃度,H(hydrogenion)代表氫離子,用來量度物質中氫離子的活性。這活性直接關系到水溶液的酸性、中性和堿性。水在化學上是中性的,但不是沒有離子,即使化學純水也有微量被離解:嚴格地講,在與水分子水合作用以前,氫核不是以自由態(tài)存在。
2H?O≒H?O? + OH?,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:
H?O≒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平衡常數加以表示:
K=H3O+×OH-————H2O
由于水只有少量被離解,因此水的質量摩爾濃度實際為常數,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=10-14mol/L(25℃)
也就是說對于升純水在25℃時存在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。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冪數行運算,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負值。即pH=-lg[H+]。
級別準度
酸度計的級別和儀器的準確度是不同的兩個概念,儀器級別與其準確度并不*致。酸度計的級別是按其示器(簡稱電計)的分度值(分辨率或小顯示值)表示的,例如:分度為0.1pH的儀器稱為0.1級儀器;小顯示值為0.001pH的儀器稱為0.001級儀器,等等。而儀器的準確度是電計與電配套測試標準溶液的綜合誤差,它不僅與電計有關,而且與玻璃電和參比電更有關。從實際使用要求出發(fā),電計的分度值為0.1~0.001pH,如果有要的話,依當前的科水平,*可以制作出更密的電計。但是,由于結構和制等方面的原因,常用電的性能還不能達到*理想的程度。
玻璃電的重復性誤差和參比電的溶液接界電勢穩(wěn)定性都不優(yōu)于0.01pH。因此,電計的分辨率再,儀器測試準確度都難優(yōu)于0.01pH。但是,選擇分辨率的儀器可以大限度地克服或消除電計對測試誤差的影響。由于要使電計達到滿意的度已不成問題,所以都在儀器的智能化,人性化,可靠性,操作簡便以及性價比等方面不斷新和提。酸度計的級別與其測試準確度的關系在酸度計家計量檢定規(guī)程(JJG119-84)中規(guī)定如下:
pH酸度計儀器的級別0.2級、0.1級、0.01級、0.001級
分度值或小顯示值(pH)0.2、0.1、0.01、0.001
電計示值誤差(pH)±0.1、、±0.01、±0.01、±0.002
配套測試示值總誤差(pH)±0.2、±0.1、±0.02、±0.01