pH計(jì)工作過(guò)程是什么？以及ph計(jì)的發(fā)明者

首先PH計(jì)的組成是什么？

典型的pH計(jì)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(shù)字儀表（一個(gè)帶數(shù)字顯示），以及一個(gè)或兩個(gè)探頭您插入到正在測(cè)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(cè)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(jì)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(dú)立的電極; 如果您只有一個(gè)探頭，兩個(gè)電極都內(nèi)置在它內(nèi)部，以簡(jiǎn)化方便。

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

顯示pH計(jì)如何工作的圖表。

圖稿：pH計(jì)的關(guān)鍵部件：（1）正在測(cè)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(gòu)成，其中有氯化鉀溶液（4）和由銀/氯化銀制成的內(nèi)電極（5）。（6）在測(cè)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(nèi)表面相互作用。（8）儀表測(cè)量玻璃兩側(cè)之間的電壓差，并將該“電位差”轉(zhuǎn)換為pH讀數(shù)。（9）參考電極作為測(cè)量的基線或參考 - 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(nèi)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(shè)您正在測(cè)試的未知溶液（藍(lán)色）酸性更強(qiáng)，因此它含有更多的氫離子。玻璃電極的作用是通過(guò)測(cè)量氫離子產(chǎn)生的電壓差來(lái)測(cè)量橙色溶液和藍(lán)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(jì)算出藍(lán)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(yùn)行的？當(dāng)您將兩個(gè)電極浸入藍(lán)色測(cè)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(lán)色解。這種離子交換過(guò)程稱為離子交換，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(nèi)表面上。玻璃兩側(cè)的兩種溶液具有不同的酸度，因此在玻璃的兩側(cè)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，這意味著在它們上形成不同量的電荷。這種電荷差異意味著在玻璃的兩側(cè)之間出現(xiàn)微小的電壓（有時(shí)稱為電位差，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(cè)量值。

雖然儀表是測(cè)量電壓，但是刻度（或數(shù)字顯示器）上的指針實(shí)際上顯示的是pH測(cè)量值。橙色（內(nèi)部）和藍(lán)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(lán)色溶液中有更多的氫離子活性，它的酸性比橙色溶液更強(qiáng)，儀表顯示pH值較低; 同樣地，如果藍(lán)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(qiáng)）。

進(jìn)行準(zhǔn)確的pH測(cè)量

為了使pH計(jì)準(zhǔn)確，它們必須進(jìn)行適當(dāng)校準(zhǔn) （儀表準(zhǔn)確地將電壓測(cè)量值轉(zhuǎn)換為pH測(cè)量值），因此在開(kāi)始使用它們之前通常需要進(jìn)行測(cè)試和調(diào)整。您可以通過(guò)將pH計(jì)浸入緩沖液 （已知pH值的測(cè)試溶液）來(lái)校準(zhǔn)pH計(jì)并相應(yīng)地調(diào)整儀表。另一個(gè)重要的考慮因素是這種方式的pH測(cè)量取決于溫度。有些儀表有內(nèi)置溫度計(jì)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(cè)量時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)溫度波動(dòng)，那么這些是很好的。或者，您可以自己更正pH測(cè)量，或通過(guò)校準(zhǔn)儀器并在大致相同的溫度下進(jìn)行pH測(cè)量來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

誰(shuí)發(fā)明了pH計(jì)？

Arnold Beckman的玻璃電極放大器pH計(jì)，于1934年開(kāi)發(fā)，來(lái)自美國(guó)專利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(jiǎng)的德國(guó)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。現(xiàn)代的電子 pH計(jì)是在大約25年后發(fā)明的，1934年，當(dāng)美國(guó)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月獲得了專利。