pH测量--pH理论指南

pH测量指南——pH应用的实验室理论

此《pH理论指南》着重于提供关于如何在实验室和现场环境中测量pH的明确和实用说明。 其中针对重要点提供了大量技巧和提示，并在稍后通过酸碱测量的理论说明来支持整个测量说明。 此外，还应注意可用的不同种类的pH电极以及为特定样品选择适合电极的标准。

pH简介

为什么我们将诸如醋之类的日用液体划分为酸性物质？ 原因是醋中含有过量的水合氢离子（H₃O⁺），溶液中的这些过量水合氢离子会使其呈酸性。 相反，过量的氢氧根离子（OH^–）会使物质呈碱性。 在纯净水当中，水合氢离子与氢氧根离子中和，这种溶液的pH值为中性。

H₃O⁺ + OH^– ↔ 2 H₂O

图 1.

酸碱相互反应便生成了水。 如果一种物质的分子通过分解释放出氢离子或质子，那么我们将这种物质称为酸性物质，溶液呈酸性。 耳熟能详的酸性物质为盐酸、硫酸和醋酸（即：醋）。 醋的分解图如下：

CH₃COOH + H₂O ↔ CH₃COO^– + H₃O⁺

图2. 醋酸分解。

并非所有的酸都具有相同的强度。 究竟一种物质的酸性程度如何，可通过溶液中的氢离子总数判定。 于是，将pH值定义为氢离子浓度的负对数。 （更准确地说，是通过氢离子的活度来判定）。 请参阅章节4.2了解关于氢离子活度的更多详情）。

pH = –log [H₃O⁺]

图3. 通过水合氢离子浓度计算pH值的公式。

可通过测量pH值可定量地确定酸性与碱性物质的差别。 图4中给出了一些日用产品与化学品的pH值的示例：

为了确保pH值测量，必须首先选择正确的电极。

要考虑的重要的样品标准是： 化学成分、均匀性、温度、pH值范围与容器尺寸（长度与宽度限制）。 对于非水、低电导率、富含蛋白质与粘性的测量介质，这种选择尤为重要，在这些样品中，通用型玻璃电极易于受到多种不同影响，导致测量错误。

电极的响应时间与度取决于诸多因素。 与在室温条件下对中性pH水溶液进行的测量相比，在pH值和温度或者低电导率条件下进行的测量的响应时间较长。

下面的内容将解释了针对不同类型的介质选用合适的电极的重要性。 重申一点，本章中主要讨论pH复合电极。

图14. 带有陶瓷液络部的电极。

a) 陶瓷液络部

pH电极所包含的用于保持与被测样品
接触的参比元件开口可具有许多不同类型。 由于
测量不同样品时对电极的要求不同，因此新
的类型会不断开发出来。 “标准”液络部
是简单的一种，称为陶瓷液络部。 它由
多孔陶瓷构成，可将其推入电极
的玻璃管内。 这种多孔陶瓷材料
可使电解液缓慢流出电极，而防止其无节制流出。
此类液络部非常适合在水
溶液中执行的标准测量； 梅特勒-托利多InLab®Routine Pro就是此类
电极的一个示例。 有关此液络部的原理的
示意图，请见下面的图14。