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(xué)家索倫森就提出了pH的標(biāo)度,現(xiàn)在普遍采用的pH定義為氫離子活度的負(fù)對數(shù),。一般認(rèn)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(xué)上,,常用對數(shù)的負(fù)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)溶液的數(shù)值
pH會有負(fù)值嗎,?為什么大部分人認(rèn)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(fù)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(jìn)行如下演算,,其pH應(yīng)是15.3左右。
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(qiáng),,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(dāng)氫氧化鈉濃度越大時,,與活度之間的差值也越大,,強(qiáng)酸溶液也有類似的現(xiàn)象。
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(fù)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(kuò)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,,合測實業(yè)代理的梅特勒托利多開發(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。
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