pH計工作過(guò)程以及ph計的發(fā)明者

            2019-11-15 15:07:39 1428

            pH計工作過(guò)程是什么?以及ph計的發(fā)明者


            首先PH計的組成是什么?


            典型的pH計有兩個(gè)基本組件:儀表本身,可以是一個(gè)動(dòng)圈式儀表(一個(gè)指針可以按比例移動(dòng))或一個(gè)數字儀表(一個(gè)帶數字顯示),以及一個(gè)或兩個(gè)探頭您插入到正在測試的解決方案中。為了使電流通過(guò)某物,你必須創(chuàng )造一個(gè)完整的電路; 因此,為了使電流通過(guò)測試溶液,您必須將兩個(gè)電極(電氣端子)放入其中。如果您的pH計有兩個(gè)探頭(如本文頂部照片中的探頭),每個(gè)探頭都是一個(gè)獨立的電極; 如果您只有一個(gè)探頭,兩個(gè)電極都內置在它內部,以簡(jiǎn)化方便。


            電極不像普通電極(簡(jiǎn)單的金屬線(xiàn)); 每一個(gè)都是一個(gè)獨立的迷你化學(xué)品。作為很重要工作的電極,稱(chēng)為玻璃電極,具有懸浮在氯化鉀溶液中的 銀基電線(xiàn),其包含在由含有金屬鹽的特殊玻璃制成的薄燈泡(或膜)內 (通常鈉和鈣的化合物)。另一個(gè)電極稱(chēng)為參比電極,并具有懸浮在氯化鉀溶液中的氯化鉀線(xiàn)。


            顯示pH計如何工作的圖表。


            圖稿:pH計的關(guān)鍵部件:(1)正在測試的溶液; (2)玻璃電極,由(3)含有金屬鹽的二氧化硅玻璃薄層構成,其中有氯化鉀溶液(4)和由銀/氯化銀制成的內電極(5)。(6)在測試溶液中形成的氫離子與玻璃的外表面相互作用。(7)在氯化鉀溶液中形成的氫離子與玻璃的內表面相互作用。(8)儀表測量玻璃兩側之間的電壓差,并將該“電位差”轉換為pH讀數。(9)參考電極作為測量的基線(xiàn)或參考 - 或者您可以將其視為簡(jiǎn)單地完成電路。


            它是如何工作的?


            玻璃電極內的氯化鉀(此處顯示為橙色)是pH為7的中性溶液,因此含有一定量的氫離子(H +)。假設您正在測試的未知溶液(藍色)酸性更強,因此它含有更多的氫離子。玻璃電極的作用是通過(guò)測量氫離子產(chǎn)生的電壓差來(lái)測量橙色溶液和藍色溶液之間的pH差異。由于我們知道橙色溶液(7)的pH值,我們可以計算出藍色溶液的pH值。


            動(dòng)畫(huà)顯示在離子交換水過(guò)濾器中鎂和鈣離子如何與鈉交換。


            動(dòng)畫(huà):離子交換在起作用。


            它是怎么運行的?當您將兩個(gè)電極浸入藍色測試溶液中時(shí),一些氫離子移向玻璃電極的外表面并替換其中的一些金屬離子,而一些金屬離子從玻璃電極移動(dòng)到藍色解。這種離子交換過(guò)程稱(chēng)為離子交換,這是玻璃電極如何工作的關(guān)鍵。離子交換也發(fā)生在橙色溶液的玻璃電極的內表面上。玻璃兩側的兩種溶液具有不同的酸度,因此在玻璃的兩側發(fā)生不同量的離子交換。這在玻璃的兩個(gè)表面上產(chǎn)生不同程度的氫離子活性,這意味著(zhù)在它們上形成不同量的電荷。這種電荷差異意味著(zhù)在玻璃的兩側之間出現微小的電壓(有時(shí)稱(chēng)為電位差,通常為幾十或幾百毫伏),這會(huì )在銀電極(5)和參比電極之間產(chǎn)生電壓差( 8)顯示為儀表的測量值。


            雖然儀表是測量電壓,但是刻度(或數字顯示器)上的指針實(shí)際上顯示的是pH測量值。橙色(內部)和藍色(外部)溶液之間的電壓差越大,氫離子活性之間的差異就越大。如果藍色溶液中有更多的氫離子活性,它的酸性比橙色溶液更強,儀表顯示pH值較低; 同樣地,如果藍色溶液中的氫離子活性較低,則儀表顯示pH值較高(堿性較強)。


            進(jìn)行準確的pH測量


            為了使pH計準確,它們必須進(jìn)行適當校準 (儀表準確地將電壓測量值轉換為pH測量值),因此在開(kāi)始使用它們之前通常需要進(jìn)行測試和調整。您可以通過(guò)將pH計浸入緩沖液 (已知pH值的測試溶液)來(lái)校準pH計并相應地調整儀表。另一個(gè)重要的考慮因素是這種方式的pH測量取決于溫度。有些儀表有內置溫度計并在溫度變化時(shí)自動(dòng)校正自己的pH值; 如果您在進(jìn)行多種不同的測量時(shí)可能會(huì )出現溫度波動(dòng),那么這些是很好的?;蛘?,您可以自己更正pH測量,或通過(guò)校準儀器并在大致相同的溫度下進(jìn)行pH測量來(lái)進(jìn)行測量。


            誰(shuí)發(fā)明了pH計?


            Arnold Beckman的玻璃電極放大器pH計,于1934年開(kāi)發(fā),來(lái)自美國專(zhuān)利2,058,761。


            我們要為這些聰明的東西感謝誰(shuí)?首先,獲得諾貝爾獎的德國化學(xué)家Fritz Haber(1868-1934)和他的學(xué)生Zygmunt Klemensiewicz(1886-1963)在1909年開(kāi)發(fā)了玻璃電極的想法?,F代的電子 pH計是在大約25年后發(fā)明的,1934年,當美國化學(xué)家阿諾德貝克曼(1900-2004)想出如何將玻璃電極連接到放大器和電壓表以制造更靈敏的儀器時(shí)。他于1936年10月獲得了專(zhuān)利。


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