pH計(jì)基于原電池原理工作,其兩個(gè)電極間的電動(dòng)勢(shì)遵循能斯特定律。這一電動(dòng)勢(shì)不僅與電極自身特性有關(guān),還受到溶液中氫離子濃度的影響。實(shí)際上,原電池的電動(dòng)勢(shì)與氫離子濃度之間存在一種對(duì)應(yīng)關(guān)系,氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)即為pH值。
通常我們稱之為酸度計(jì),主要用于測(cè)量溶液中氫離子的活度。
關(guān)于基本原理方面,離子活度是指電解質(zhì)溶液中參與電化學(xué)反應(yīng)的離子的有效濃度。離子活度(α)和濃度(c)之間存在定量關(guān)系,其關(guān)系式為α=γc,其中α為離子的活度,γ為離子的活度系數(shù),c為離子的濃度。在溶液非常稀薄時(shí),離子間的相互作用趨于零,此時(shí)活度系數(shù)趨于1,活度等于溶液的實(shí)際濃度。由于水溶液中H離子的濃度通常非常小,因此H離子的活度基本與其濃度相等。根據(jù)能斯特方程,離子活度與電極電位成正比,因此我們可以通過測(cè)量電極電位來確定離子活度,從而計(jì)算出H離子的濃度。
水的pH值受所溶解的物質(zhì)的影響,因此能夠靈敏地反映水質(zhì)變化。pH值的變化對(duì)生物的繁殖和生存具有重要影響,同時(shí)還會(huì)影響活性污泥的生化作用及污水處理效果。污水的pH值通常需要控制在6.5至7之間。
在化學(xué)上,水會(huì)自發(fā)地分解成氫離子和氫氧根離子。在中性溶液中,這兩種離子的濃度都是10-7mol/l,而pH值定義為氫離子濃度以10為底的對(duì)數(shù)的負(fù)數(shù)。如果氫離子過量,則溶液呈酸性,反之則呈堿性。pH值通常通過電位法測(cè)量,通過構(gòu)建一個(gè)包含恒定電位的參比電極和測(cè)量電極的原電池來測(cè)量。這個(gè)原電池電動(dòng)勢(shì)的大小取決于氫離子濃度以及溶液的酸堿度。
關(guān)于pH計(jì)的特點(diǎn),需要注意的一點(diǎn)是pH電極上的玻璃會(huì)隨時(shí)間老化,梯度惡化,需要一段時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定電位。溫度對(duì)老化的影響也較大。pH計(jì)具有高精度、高可靠性、安裝及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),但對(duì)污染也較為敏感,需要經(jīng)常標(biāo)定和更換電極。
PH計(jì)的應(yīng)用范圍廣泛,不僅用于環(huán)保、污水處理、科研、制藥、發(fā)酵、化工等領(lǐng)域,還廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖、自來水等領(lǐng)域。在食品廠、飲水廠等行業(yè)中,PH計(jì)也是QS、HACCP認(rèn)證中必備的檢驗(yàn)設(shè)備。PH計(jì)主要由三部分組成,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,其應(yīng)用范圍和技術(shù)不斷提高,種類也越來越多。
測(cè)定意義方面,有機(jī)酸對(duì)食品的色、香、味及穩(wěn)定性具有重要影響。果蔬中的色素色調(diào)與其酸度密切相關(guān),在一些變色反應(yīng)中,酸起到重要作用。食品中有機(jī)酸含量高則pH值低,這對(duì)食品穩(wěn)定性具有一定影響。降低pH值能減弱微生物的抗熱性和抑制其生長(zhǎng),因此在水果加工中控制介質(zhì)pH值可以抑制水果褐變。
PH計(jì)是一種重要的儀器設(shè)備,主要用于精確測(cè)量液體介質(zhì)的pH值,其應(yīng)用廣泛且具有重要意義。