原理

什(shí)麼(mó)是pH?pH是(shì)拉(lā)丁文(wén)"Pondus hydrogenii"詞的(dí)縮寫(Pondus=壓強(qiáng)，壓(yā)力hydrogenium=氫(qīng))，用(yòng)來(lái)量度(dù)物質(zhì)中氫離(lí)子(zǐ)的活性。這活性(xìng)直(zhí)接關係(xì)到(dào)水溶(róng)液的酸(suān)性(xìng)，中(zhōng)性和(hé)鹼(jiǎn)性。水在化學上(shàng)是中性的，但不(bù)是(shì)沒(méi)有(yǒu)離(lí)子(zǐ)，即使(shǐ)化(huà)學純水也有(yǒu)微量被(bèi)離解(jiě):嚴(yán)格地(dì)講，在(zài)與(yǔ)水(shuǐ)分(fēn)子水(shuǐ)合(hé)作用(yòng)以前，氫(qīng)核不(bù)是以自由(yóu)態(tài)存在。

H2O+ H2O=H3O+ OHˉ，由於水(shuǐ)合氫離子(zǐ)(H3O)的濃度是與(yǔ)氫(qīng)離子(zǐ)(H)濃(nóng)度(dù)等同(tóng)看待，上式(shì)可以簡(jiǎn)化(huà)成(chéng)下述常(cháng)用的形(xíng)式:

H2O=H+ OHˉ

此處正(zhèng)的(dí)氫(qīng)離子(zǐ)，人(rén)們在(zài)化學中表示(shì)為"H離(lí)子"或(huò)"氫(qīng)核(hé)"。水合(hé)氫核(hé)表示為(wéi)"水合氫(qīng)離(lí)子(zǐ)"。負的氫(qīng)氧根離(lí)子稱為(wéi)"氫氧化物離(lí)子(zǐ)"。

利用質量(liáng)作用(yòng)定(dìng)律(lǜ)，對於純水(shuǐ)的離解可(kě)以(yǐ)找(zhǎo)到(dào)平(píng)衡常數(shù)加以表示:

K=H3O×OH----H2O

由於(yú)水(shuǐ)隻(zhī)有少量(liáng)被離解(jiě)，因(yīn)此(cǐ)水的質(zhì)量摩(mó)爾(ěr)濃度實(shí)際(jì)為常數(shù)，並(bìng)且(qiě)有平衡常數(shù)K可(kě)求(qiú)出水(shuǐ)的(dí)離子積KW。

KW=K×H2O KW= H3O·OH-=10·10=10mol/l(25℃)

也(yě)就(jiù)是說對(duì)於(yú)升純水(shuǐ)在25℃時存(cún)在10摩(mó)爾H3O離(lí)子(zǐ)和10摩爾OHˉ離子(zǐ)。

在中性溶液中，氫離(lí)子(zǐ)H和氫(qīng)氧(yǎng)根離子OHˉ的濃度都是10mol/l。如(rú):

假(jiǎ)如有過量(liáng)的(dí)氫(qīng)離子(zǐ)H，則溶液呈酸(suān)性(xìng)。酸是能(néng)使(shǐ)水溶液中(zhōng)的氫離子(zǐ)H遊(yóu)離的物質。同樣(yàng)，如果使OHˉ離子遊離，那麼溶(róng)液(yè)就(jiù)是鹼(jiǎn)性的。所(suǒ)以(yǐ)，給出H值(zhí)就足以表(biǎo)示溶(róng)液的性(xìng)，呈酸(suān)性還(huán)是鹼(jiǎn)性，為了(liǎo)免於用(yòng)此分子濃度負冥數行運(yùn)算(suàn)，生物學(xué)家(jiā)澤(zé)倫森(sēn)(Soernsen)在1909年建議將(jiāng)此不(bù)便使(shǐ)用(yòng)的(dí)數(shù)值用(yòng)對數代替(tì)，並定(dìng)義為"pH值"。數(shù)學上定義(yì)pH值為(wéi)氫離子(zǐ)濃度(dù)的常(cháng)用(yòng)對(duì)數負(fù)值。即pH=-log[H]。

因此(cǐ)，pH值是離子(zǐ)濃(nóng)度以10為(wéi)底的對數的負數:

改(gǎi)變(biàn)50m的(dí)水的(dí)pH值，從(cóng)pH2到pH3需(xū)要500L漂白(bái)劑(jì)。然(rán)而，從pH6到pH7隻需(xū)要50L的漂白(bái)劑(jì)。

測(cè)量pH值(zhí)的(dí)方(fāng)法很多，主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)化學分析法，試(shì)紙法(fǎ)，電位法(fǎ)。現(xiàn)主要(yào)介紹電位法(fǎ)測得(dé)pH值。