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pH 值是氫離子濃度或氫離子活度的測量值嗎?

更新時間:2024-06-14點擊次數(shù):753

pH 值是氫離子濃度或氫離子活度的測量值嗎?

離子帶有正電荷(例如H +)或負(fù)電荷(例如OH -)。作為電荷載體,所有溶解的離子都會對其周圍環(huán)境施加電力。雖然溶液在宏觀尺度上可能是電中性的,但離子的影響在微觀尺度上可能是巨大的。

離子濃度相對較高的溶液可能會產(chǎn)生異常低的離子濃度測定結(jié)果。因此,溶液開始表現(xiàn)得好像某些離子不再存在一樣。這種明顯的離子損失是由溶液中離子的相互作用引起的,最終導(dǎo)致與理想行為的顯著偏差。為了考慮這種相互作用,必須考慮離子活度(也稱為有效離子濃度)而不是離子濃度。因此,pH 值是氫離子活性的量度。

為什么 pH 值是對數(shù)的?

pH值通常用來表示氫離子活性。在 pH 范圍內(nèi),pH 值低于 7 代表酸性溶液(氫離子活性大于氫氧根離子活性),而高于 7 的值代表堿性溶液。當(dāng)pH = 7時,氫離子和氫氧根離子活性相等。

從表 1 中可以看出,氫 (H + ) 和氫氧根 (OH - ) 離子活性的可能范圍可以跨越多個數(shù)量級。為了輕松管理和表示各種離子活動,使用對數(shù) pH 標(biāo)度。

pH 值是氫離子濃度或氫離子活度的測量值嗎?

pH 值變化 1.0 pH 單位表明氫離子活性相差一個數(shù)量級(即 10 倍)。例如,pH 4 時的氫離子活性是 pH 5 時的 10 倍。

由于 pH 值的對數(shù)性質(zhì),簡單地平均 pH 值并報告它們是不正確的。相反,報告中值 pH 值或提供觀察到的 pH 值范圍更為合適。

方程 [4] 表示根據(jù)氫離子活性以 10 為底的負(fù)對數(shù)確定 pH 值。

[4] pH = -lg a H +

pH 測量方法 - pH 計與 pH 試紙

目視法、光度法和電位法可用于測量溶液的氫離子活性。視覺和光度法依靠特定有機(jī)顏料的顏色變化來確定 pH 值。視覺方法通過視覺指示劑(例如 pH 試紙)完成,而光度測定則涉及用光照射樣品并測量吸光度。

pH 值是氫離子濃度或氫離子活度的測量值嗎?

目視或光度測定 pH 值的應(yīng)用受到限制。如果待測溶液渾濁或具有固有顏色,則測量結(jié)果將不可靠。一些測量溶液還含有化學(xué)鍵,這些化學(xué)鍵會通過氧化或還原破壞顏色指示劑并產(chǎn)生不正確的結(jié)果。

電位法通過使用 pH 敏感電極的電位作為測量信號來測定 pH,然后由 pH 計顯示。電位測量方法不存在視覺和光度測量方法的缺點,因為電位測量傳感器非常靈敏、選擇性強(qiáng),并且?guī)缀蹩梢杂糜谌魏螒?yīng)用。

pH 電極如何工作?

氫、金屬(例如銻)和玻璃電位電極之間存在區(qū)別,其中玻璃 pH 電極是常用的 pH 傳感器。有關(guān)氫電極和金屬電極的更多詳細(xì)信息,請查看 WTW pH 手冊!

玻璃 pH 傳感器是離子選擇性電極(ISE)的一個例子。該系統(tǒng)由對特殊離子類型(本例中為氫離子)發(fā)生反應(yīng)的 ISE 和參比電極組成,兩者共同浸入待測樣品中。

氫離子選擇電極提供受溶液氫離子活性影響的電化學(xué)勢(例如信號)。然而,參比電極保持不依賴于樣品成分的電化學(xué)電勢。這些電勢之間的差異,即 pH 計上顯示的電壓 (mV),根據(jù)能斯特方程確定 pH 值。




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