pH值,亦称为氢离子的浓度、酸硷值,是溶液中氢离子活性的一种指标,也就是通常意义上溶液酸硷程度的衡量标准。这个概念是1909年由丹麦生物化学家Søren Peter Lauritz Sørensen提出。p代表德语Potenz,意思是力量或浓度,H代表氢离子(H+)。有时候pH也被写为拉丁文形式的pondus hydrogenii。
通常情况下(25℃、298K左右),当pH<7的时候,溶液呈酸性,当pH>7的时候,溶液呈碱性,当pH=7的时候,溶液为中性。
2.定义
pH值的计算公式如下:.png)
其中[H+]指的是溶液中氢离子的活性(有时也被写为[H3O+],水合氢离子活性),单位为莫耳/升,在稀溶液中,氢离子活性约等于氢离子的浓度,可以用氢离子浓度来进行近似计算。
在标准温度和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,这是因为水在标准温度和压力下自然电离出的氢离子和氢氧根离子浓度的乘积(水的离子积积常数)始终是1×10-14,且两种离子的浓度都是1×10-7mol/L。pH值小于7说明H+的浓度大于OH-的浓度,故溶液酸性强,而pH值大于7则说明H+的浓度小于OH-的浓度,故溶液碱性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。
在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100℃)的温度下,pH=6为中性溶液。
3.量测
有很多方法来测量溶液的pH值:
◎ 在待测溶液中加入pH指示剂,不同的指示剂根据不同的pH值会变化颜色,根据指示剂的研究就可以确定pH值的范围。滴定时,可以作精确的pH标准。
◎ 使用pH试纸,pH试纸有广泛试纸和精密试纸,用玻棒浇一点待测溶液到试纸上,然后根据试纸的颜色变化并对照比色卡也可以得到溶液的pH值。下方的表格就相当于一张比色卡。
◎ 使用pH计,pH计是一种测量溶液pH值的仪器,它透过pH选择电极(如玻璃电极)来测量出溶液的pH值。pH计可以精确到小数点后两位,也因为数字化之关系,可以进行控制及传输之功能。
◎ pH试纸不能够显示示出油份的pH值,由于pH试纸以氢铁制成和以氢铁来量度待测溶液的pH值,但油中没含有氢铁,因此pH试纸不能够显示出油份的pH值。
pH值测定之方程式:
由于以pH计进行氢离子浓度,是利用氢离子对于电极产生刺激,进而产生电位,再经过计算而得到pH值,而所依据之计算方程式为Nernst equation。
Nernst equation:
E=E0+2.3 (RT/nF) log a H+ 或
.png)
E:PH电极电位
E0:零点电位(PH=7.00之电位)
R:气体常数(8.314472 J/(K×mol)
T:凯式温度(273.15+ T°C.)
N:离子数(H+以n=1)
F:法拉第常数(9.6485309×104 C mol-1)
以PH=6.00为例,在 25℃下,其PH之电位值为
E=0+2.3×(8.314472×(273.15+25))/1×9.6485309×104×log(10-6/10-7)
E=0.05909 V
|