測量原理
PH計由兩部分組成:一個電極和一個電流計。該電流計能在電阻極大的電路中測量出微小的電位差。電極有 2~3 部分組成:
1. 一個參比電極;
2. 一個指示電極 ( 玻璃電極 ) ,其電位取決于周圍溶液的 pH;
3. 溫度電極 ( 有些儀表沒有 )參比電極的基本功能是維持一個恒定的電位,作為測量各種偏離電位的對照。
銀 -氧化銀電極是目前 pH中最常用的參比電極。玻璃電極的功能是建立一個對所測量溶液的氫離子活度發生變化作出反應的電位差。把對 pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中, 就組成一個原電池, 該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數和。 E電池= E參比 +E玻璃,如果溫度恒定,這個電池的電位隨待測溶液的 pH變化而變化,而測量 pH計中的電池產生的電位是困難的, 因其電動勢非常小, 且電路的阻抗又非常大 1-100MΩ;因此,必須把信號放大,使其足以推動標準毫伏表或毫安表。
溫度電極是提供當前溶液的溫度。 在不同溫度時, 水溶液的離子積是不同的, 所以在各個不同溫度下測量的值的參考性就會受到影響,溫度電極提供了一個值,可以將當前溫度下的 PH值換算到室溫 25℃下。根據能斯特方程,可以得出溫度每上升1℃, mv值變化 0.1984mv,同時根據能斯特方程可以得出 1 個PH對應 59.157mV,所以溫度每上升 1℃,PH約值變化 0.003PH,例如一個 0.2 級的 pH計,在 30℃的 pH7.00 緩沖溶中進行校準,然后測試 60℃的溶液 (假定溶液的 pH范圍在 pH6~8 之間與pH7.00 相差一個 pH單位) ,則溫度影響的最大誤差就是 30 x 0.003=0.09pH 。如果是 3 個 pH單位( 在 pH4~10 范圍內 ) ,最大誤差就是 0.27pH,從中可以看出溫度對 pH的影響是很大的。精度高于 0.1pH 的 pH計都有溫度補償調節, 而 0.2 級的 pH計就不帶有溫度補償。有些 0.2 級的 pH計也號稱有 0.1 級的精度,其實這是不可能的, 有人是將分辨率 0.lpH 和精度 0.lpH 這二個概念進行混淆。即使以一個 pH單位來說,相隔 60℃的 pH誤差就是 0.003 x 60=0.18pH ,因此,沒有溫度補償的 pH計,最高的精度也只有 0.2pH。
電流計的功能就是將原電池的電位放大若干倍, 放大了的信號通過電表顯示出, 電表指針偏轉的程度表示其推動的信號的強度,為了使用上的需要, pH電流表的表盤刻有相應的 pH數值;而數字式 pH計則直接以數字顯出 pH值。