pH 測(cè)量中使用的PH電極又稱為原電池。原電池是一個(gè)系統(tǒng),它的作用是使化學(xué)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動(dòng)勢(shì)(EMF)。此電動(dòng)勢(shì)(EMF)由二個(gè)半電池構(gòu)成。其中一個(gè)半電池稱作測(cè)量電極,它的電位與特定的離子活度有關(guān);另一個(gè)半電池為參比半電池,通常稱作參比電極,它一般是與測(cè)量溶液相通,并且與測(cè)量?jī)x表相連。此二種電極之間的電壓遵循能斯特(NERNST)公式:
其中:E——電位 E0——電極的標(biāo)準(zhǔn)電壓 R——氣體常數(shù)(8.31439焦耳/摩爾和℃ )
T——開(kāi)氏溫度(例:20 ℃ =273=293開(kāi)爾文) F——法拉弟常數(shù)(96493庫(kù)侖/當(dāng)量)
n——被測(cè)離子的化合價(jià)(銀=1,氫=1) aMe——離子的活度
標(biāo)準(zhǔn)氫電極是所有電位測(cè)量的參比點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)氫電極是一根鉑絲,用電解的方法鍍(涂覆)上氯化鉑,并且在四周充入氫氣(固定壓力為1013hpa)構(gòu)成的。由于氫電極做為參比電極在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn),于是使用第二類電極做為參比電極。其中zui常用的便是銀/氯化銀電極。
zui熟悉也是zui常用的 pH 指示電極。它是一支端部吹制上對(duì)于 pH 敏感的玻璃膜的玻璃管。管內(nèi)充填有一定濃度的緩沖溶液。存在于玻璃膜內(nèi)外兩面的反映 pH 值的電位差用Ag/AgCL傳導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)出。此電位差同樣遵循能斯特公式。
在能斯特公式中溫度“T”作為變量,作用很大。隨著溫度的上升,電位值將隨之增大。對(duì)于每1 ℃ 的溫度變化,將引起電位0.2mV/ pH 變化。則每1℃每1 pH 變化0.0033 pH 值。這也就是說(shuō):對(duì)于20~30 ℃ 之間和7 pH 左右的測(cè)量來(lái)講,不需要對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償;而對(duì)于溫度>30℃或>20℃和pH值>8pH 或6pH的應(yīng)用場(chǎng)合則必須對(duì)溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償。
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