pH計(jì)，是用來測定溶液酸堿度值的儀器。pH計(jì)是利用原電池的作的，既與的自身屬性有關(guān)，還與溶液里的氫離子濃度有關(guān)。原電池的電動勢和氫離子濃度之間存在對應(yīng)關(guān)系，氫離子濃度的負(fù)對數(shù)即為pH值。pH計(jì)是種常見的分析儀器，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、環(huán)保和業(yè)等。土壤pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之。在pH測定過程中應(yīng)考慮待測溶液溫度及離子強(qiáng)度等因素。
原理
H2O+ H2O=H3O+ OHˉ，由于水合氫離子(H3O)的濃度是與氫離子(H)濃度等看待，上式可以簡化成下述常用的形式:
H2O=H+ OHˉ
此處正的氫離子，人們在化學(xué)中表示為"H離子"或"氫核"。水合氫核表示為"水合氫離子"。負(fù)的氫氧根離子稱為"氫氧化物離子"。
利用質(zhì)量作用定律，對于純水的離解可以找到平衡常數(shù)加以表示:
K=H3O×OH----H2O
由于水只有少量被離解，因此水的質(zhì)量摩爾濃度實(shí)際為常數(shù)，并且有平衡常數(shù)K可求出水的離子積KW。
KW=K×H2O KW= H3O·OH-=10·10=10mol/l(25℃)
也就是說對于升純水在25℃時(shí)存在10摩爾H3O離子和10摩爾OHˉ離子。
在中性溶液中，氫離子H和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10mol/l。如:
假如有過量的氫離子H，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H游離的物質(zhì)。如果使OHˉ離子游離，那么溶液就是堿性的。所以，給出H值就足以表示溶液的，呈酸性還是堿性，為了免于用此分子濃度負(fù)冪數(shù)行運(yùn)算
因此，pH值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負(fù)數(shù):
改變50m的水的pH值，從pH2到pH3需要500L漂白劑。然而，從pH6到pH7只需要50L的漂白劑。
測量pH值的方法很多，主要有化學(xué)分析法、試紙法、電位法?，F(xiàn)主要介紹電位法測得pH值。
電位分析法所用的電被稱為原電池。原電池是個(gè)系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢(EMF)。此電動勢(EMF)由二個(gè)半電池構(gòu)成，其中個(gè)半電池稱作示電，它的電位與離子活度有關(guān)，如H;另個(gè)半電池為參比半電池，通常稱作參比電，是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。
此電位的測量是相對個(gè)電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電行的。金屬導(dǎo)線都是覆蓋層此種金屬的微溶性鹽(如:Ag/Agcl)，并且插入含有此種金屬鹽陰離子的電解質(zhì)溶液中。此時(shí)半電池電位或電電位的大小取決于此種陰離子的活度。
此二種電之間的電壓遵循能斯(NERNST)公式:
式中:E-電位
E0-電的電壓
R-氣體常數(shù)(8.31439焦耳/摩爾和℃)
T-開氏溫度(例:20℃相當(dāng)于(273.15+20)293.15開爾文)
F-法拉常數(shù)(96493庫化/當(dāng)量)
n-被測離子的化合價(jià)(銀=1，氫=1)
ln(aMe)-離子活度aMe的對數(shù)
將此電浸入在25℃時(shí)H3O離子含量為1mol/l溶液中便形成電化學(xué)中所有電位測量所參照的半電池電位或電電位。其中氫電作為參比電在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)，于是使用電做為參比電。其中常用的便是銀/氯化銀電。該電通過溶解的AgCl對于氯離子濃度的變化起反應(yīng)。
此參比電的電電位通過飽和的kcl貯池(如:3mol/l kcl)來實(shí)現(xiàn)恒定。液體或凝膠形式的電解質(zhì)溶液通過隔膜與被測溶液相連通。
利用上述的電組合-銀電和Ag/AgCl參比電可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電換成鉑或金電行氧化還原電位的測量。例如:某種金屬離子的氧化階段。
pH示電是玻璃電。它是支端吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內(nèi)充填有含飽和AgCl的3mol/l kcl緩沖溶液，pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映pH值的電位差用Ag/AgCl傳導(dǎo)系統(tǒng)，
導(dǎo)出。pH復(fù)合電和pH固態(tài)電，
將E0、R、T(298.15K即25℃)等數(shù)值代入上式既得:
E=59.16mv/25℃ per pH (式中已將ln(H3O)轉(zhuǎn)化為pH)
式中R和F為常數(shù)，n為化合價(jià)，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講n=1。溫度"T"做為變量，在公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。
對于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2mv/per pH變化。用pH值來表示則每1℃1pH變化0.0033pH值。
這也就是說:對于20~30℃之間和7pH左右的測量不需要對溫度變化行補(bǔ)償;而對于溫度>30℃或<20℃和pH值>8或6的應(yīng)用場合則對溫度變化行補(bǔ)償。
業(yè)pH計(jì)，是種常用的業(yè)儀器，主要用來 測量液體介質(zhì)的酸堿度值。以及安裝、清洗、抗干擾等等問題的考慮
分類
按測量度
可分0.2、0.1、0.01或好度。
按儀器體積
分為筆式(迷你型)、便攜式、臺式還有在線連續(xù)監(jiān)控測量的在線式。
根據(jù)使用的要求
筆式(迷你型)與便攜式pH酸堿度計(jì)般是檢測人員帶到現(xiàn)場檢測使用。
選擇pH酸堿度計(jì)的是根據(jù)用戶測量所需的度決定，而后根據(jù)用戶方便使用而選擇各式形狀的pH計(jì)。
◆按便攜性分的，分為:便攜式pH計(jì)，臺式pH計(jì)和筆式pH計(jì)。
◆按用途分為:實(shí)驗(yàn)室用pH計(jì)，業(yè)在線pH計(jì)等。
◆按程度分為經(jīng)濟(jì)型pH計(jì)，智能型pH計(jì)， 型pH計(jì)或分為針式pH計(jì)，數(shù)顯式pH計(jì)。
◆筆式pH計(jì)測量范圍狹窄，為簡便儀器。
便攜式和臺式pH計(jì)測量范圍較廣，常用儀器，是便攜式采用直流供電，可攜帶到現(xiàn)場。實(shí)驗(yàn)室pH計(jì)測量范圍廣、能多、測量度好。
業(yè)用pH計(jì)是要求穩(wěn)定性好、作可靠，有測量度、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，具有模擬里量輸出、數(shù)字通訊、上下限報(bào)警和控制能等。
