pH計工作過程是什么？以及ph計的發(fā)明者

首先PH計的組成是什么？

典型的pH計有兩個基本組件：儀表本身，可以是一個動圈式儀表（一個指針可以按比例移動）或一個數(shù)字儀表（一個帶數(shù)字顯示），以及一個或兩個探頭您插入到正在測試的解決方案中。為了使電流通過某物，你必須創(chuàng)造一個完整的電路; 因此，為了使電流通過測試溶液，您必須將兩個電極（電氣端子）放入其中。如果您的pH計有兩個探頭（如本文頂部照片中的探頭），每個探頭都是一個獨立的電極; 如果您只有一個探頭，兩個電極都內(nèi)置在它內(nèi)部，以簡化方便。

電極不像普通電極（簡單的金屬線）; 每一個都是一個獨立的迷你化學品。作為很重要工作的電極，稱為玻璃電極，具有懸浮在氯化鉀溶液中的 銀基電線，其包含在由含有金屬鹽的特殊玻璃制成的薄燈泡（或膜）內(nèi) （通常鈉和鈣的化合物）。另一個電極稱為參比電極，并具有懸浮在氯化鉀溶液中的氯化鉀線。

顯示pH計如何工作的圖表。

圖稿：pH計的關鍵部件：（1）正在測試的溶液; （2）玻璃電極，由（3）含有金屬鹽的二氧化硅玻璃薄層構成，其中有氯化鉀溶液（4）和由銀/氯化銀制成的內(nèi)電極（5）。（6）在測試溶液中形成的氫離子與玻璃的外表面相互作用。（7）在氯化鉀溶液中形成的氫離子與玻璃的內(nèi)表面相互作用。（8）儀表測量玻璃兩側(cè)之間的電壓差，并將該“電位差”轉(zhuǎn)換為pH讀數(shù)。（9）參考電極作為測量的基線或參考 - 或者您可以將其視為簡單地完成電路。

它是如何工作的？

玻璃電極內(nèi)的氯化鉀（此處顯示為橙色）是pH為7的中性溶液，因此含有一定量的氫離子（H +）。假設您正在測試的未知溶液（藍色）酸性更強，因此它含有更多的氫離子。玻璃電極的作用是通過測量氫離子產(chǎn)生的電壓差來測量橙色溶液和藍色溶液之間的pH差異。由于我們知道橙色溶液（7）的pH值，我們可以計算出藍色溶液的pH值。

動畫顯示在離子交換水過濾器中鎂和鈣離子如何與鈉交換。

動畫：離子交換在起作用。

它是怎么運行的？當您將兩個電極浸入藍色測試溶液中時，一些氫離子移向玻璃電極的外表面并替換其中的一些金屬離子，而一些金屬離子從玻璃電極移動到藍色解。這種離子交換過程稱為離子交換，這是玻璃電極如何工作的關鍵。離子交換也發(fā)生在橙色溶液的玻璃電極的內(nèi)表面上。玻璃兩側(cè)的兩種溶液具有不同的酸度，因此在玻璃的兩側(cè)發(fā)生不同量的離子交換。這在玻璃的兩個表面上產(chǎn)生不同程度的氫離子活性，這意味著在它們上形成不同量的電荷。這種電荷差異意味著在玻璃的兩側(cè)之間出現(xiàn)微小的電壓（有時稱為電位差，通常為幾十或幾百毫伏），這會在銀電極（5）和參比電極之間產(chǎn)生電壓差（ 8）顯示為儀表的測量值。

雖然儀表是測量電壓，但是刻度（或數(shù)字顯示器）上的指針實際上顯示的是pH測量值。橙色（內(nèi)部）和藍色（外部）溶液之間的電壓差越大，氫離子活性之間的差異就越大。如果藍色溶液中有更多的氫離子活性，它的酸性比橙色溶液更強，儀表顯示pH值較低; 同樣地，如果藍色溶液中的氫離子活性較低，則儀表顯示pH值較高（堿性較強）。

進行準確的pH測量

為了使pH計準確，它們必須進行適當校準 （儀表準確地將電壓測量值轉(zhuǎn)換為pH測量值），因此在開始使用它們之前通常需要進行測試和調(diào)整。您可以通過將pH計浸入緩沖液 （已知pH值的測試溶液）來校準pH計并相應地調(diào)整儀表。另一個重要的考慮因素是這種方式的pH測量取決于溫度。有些儀表有內(nèi)置溫度計并在溫度變化時自動校正自己的pH值; 如果您在進行多種不同的測量時可能會出現(xiàn)溫度波動，那么這些是很好的。或者，您可以自己更正pH測量，或通過校準儀器并在大致相同的溫度下進行pH測量來進行測量。

誰發(fā)明了pH計？

Arnold Beckman的玻璃電極放大器pH計，于1934年開發(fā)，來自美國專利2,058,761。

我們要為這些聰明的東西感謝誰？首先，獲得諾貝爾獎的德國化學家Fritz Haber（1868-1934）和他的學生Zygmunt Klemensiewicz（1886-1963）在1909年開發(fā)了玻璃電極的想法。現(xiàn)代的電子 pH計是在大約25年后發(fā)明的，1934年，當美國化學家阿諾德貝克曼（1900-2004）想出如何將玻璃電極連接到放大器和電壓表以制造更靈敏的儀器時。他于1936年10月獲得了專利。