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pH博士課堂 | 什么是pH,?pH測出來為什么是負值,?

來源:梅特勒托利多 METTLER TOLEDO   2024年11月05日 09:07  

什么是pH,?

 

pH是表示酸度的一種方法,,酸堿度與溶液的氫離子活度有關(guān),。而氫離子活度就是氫離子的有效濃度,常用 mol/L為單位,。

早在1909年,,丹麥生物化學家索倫森就提出了pH的標度,現(xiàn)在普遍采用的pH定義為氫離子活度的負對數(shù),。一般認為pH中的p來自于德文單詞potenz, 翻譯過來是勢力,、冪的意思,而且在數(shù)學上,,常用對數(shù)的負值,,通常用p表示,其中的H表示氫離子,。

 

由于pH的特殊性,,pH的寫法只有p小寫H大寫符合規(guī)范,都小寫,、都大寫,,或大寫P小寫h(ph,PH,,Ph)等,,都是不規(guī)范的寫法。

雖然氫離子的有效濃度,,用摩爾每升為單位,,但是取對數(shù)以后pH就沒有單位了。實際上溶液的氫離子活度是難以直接測量的,,現(xiàn)在普遍采用電極法測量,,國際純粹與應(yīng)用化學聯(lián)合會(IUPAC)定義了如下公式 :

pH = pHs + (Es - E) / k

其中,

k為能斯特方程的理論斜率

E為測得的電位差

s表示的是標準溶液的數(shù)值

 

?

pH會有負值嗎,?為什么大部分人認為pH測量范圍是0-14之間,?

 

最初索倫森對pH的定義,是氫離子濃度的負對數(shù),,這種情況下pH的范圍可以超過0-14pH,。例如,飽和氫氧化鈉溶液(NaOH)的濃度為20mol/L左右,,按照索倫森的定義進行如下演算,其pH應(yīng)是15.3左右。

20mol/L 堿的pH計算(按索倫森的定義)

pH = 14 - pOH

pOH = - lg(cOH-),, 其中c表示濃度

pOH = -lg((20 mol/L)/(1 mol/L)) = -1.3

20mol/L  NaOH 的 pH = 14 - (-1.3) = 15.3

 

如果濃鹽酸溶液(HCl)的濃度為12mol/L,,pH應(yīng)是-1.08,其計算過程如下:

12mol/L 鹽酸溶液的pH計算

(按索倫森的定義)

pH =  - lg( cH+)

pH = - lg((12 mol/L) / (1 mol/L)) = -1.08

但是在1924年以后,,人們發(fā)現(xiàn)氫離子活度對溶液的酸堿度影響比濃度更大,。一般來說,溶液的濃度越大,,離子間的牽制作用越強,,活度系數(shù)越小,活度與濃度之間的差距越大,。請看下面的直方圖當氫氧化鈉濃度越大時,,與活度之間的差值也越大,強酸溶液也有類似的現(xiàn)象,。

圖片

隨著濃度的增加,,活度的變化不再明顯,pH變化不再明顯,。pH的定義也修改成pH是氫離子活度的負對數(shù):pH =  - lg( aH+),。在這種情況下,水溶液的pH值一般在0到14之間,,隨著工業(yè)和科技的發(fā)展,,pH測量不僅僅限于水溶液了,還擴展到非水領(lǐng)域,,那么pH超出0-14范圍的情況是存在的,,針對這些新的應(yīng)用,梅特勒托利多開發(fā)的pH儀表其測量范圍是:-2到20pH,,可以滿足客戶的更多需求,。

 

 

圖片

 

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