pH計工作過程以及ph計的發明者

pH計工作過程是什么？以及ph計的發明者

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）或一個數字儀表（一個帶數字顯示），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，兩個電極都內置在它內部，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 （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表面相互作用。（8）儀表測量玻璃兩側之間的電壓差，并將該“電位差”轉換為pH讀數。（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。離子交換也發生在橙色溶液的玻璃電極的內表面上。玻璃兩側的兩種溶液具有不同的酸度，因此在玻璃的兩側發生不同量的離子交換。這在玻璃的兩個表面上產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之間出現微小的電壓（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（或數字顯示器）上的指針實際上顯示的是pH測量值。橙色（內部）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。

誰發明了pH計？

Arnold Beckman的玻璃電極放大器pH計，于1934年開發，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年開發了玻璃電極的想法。現代的電子 pH計是在大約25年后發明的，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。