为什么要测量pH值?
我们知道,pE值反映了体系中电子的丰度,大量可被利用的电子将赋予体系一个还原环境,而缺乏可资利用的电子将赋予体系一个氧化环境。pH值反映了体系中质子的丰度,大量可被利用的质子将赋予体系一个酸性环境,而缺乏可资利用的质子将赋予体系一个碱性环境。因为质子和电子带有相反的电荷,所以可以预计在给定的环境中,两者必然呈消长关系,即一个丰富,则另一个必然贫乏。这也就是说,氧化环境(高pE值)将趋向于酸性(低pH值),而还原环境(低pE值)将趋向于碱性(高pH值)。若以pH为横坐标,以pE(Eh)为纵坐标,绘制出一定条件下给定体系中所有电极的pE(Eh)值随pH值的变化关系,即体系的pE(Eh)—pH图,便可根据该图对体系中氧化还原反应的方向及各组分的稳定状态进行判定,因此这类图形也被称为稳定场图。pE(Eh)—pH图在天然水氧化还原平衡及金属腐蚀性的研究中有重要的应用。下面以Fe—H2O—O2及S—H2O—O2系统为例,说明pE(Eh)—pH图绘制方法。
2.4.3.1 Fe—H2O—O2体系的Eh—pH图
建立该体系Eh—pH图所使用的化学反应及其标准电位或平衡常数如表2-4-1。
表2-4-1 Fe—H2O—O2系统的化学反应
下面按照表2-4-1中的顺序,分别绘制各反应的Eh—pH关系曲线。
对于表2-4-1中的反应1,其电极电位为:
水文地球化学
假定[Fe2+]=[Fe],式(2-4-31)变为:
水文地球化学
把式(2-4-32)绘制到Eh—pH关系图中可得图2-4-3中的直线①。显然,[Fe2+]=[Fe]的点正好落在直线①上,[Fe2+]>[Fe]的点应落在直线①的上方,[Fe2+]<[Fe]的点应落在直线①的下方。
对于表2-4-1中的反应2,其电极电位为:
水文地球化学
假定[Fe3+]=[Fe2+],式(2-4-32)变为:
水文地球化学
把式(2-4-34)绘制到Eh—pH关系图中可得图2-4-3中的直线②。这样,[Fe3+]=[Fe2+]的点正好落在直线②上,[Fe3+]>[Fe2+]的点落在直线②的上方,[Fe3+]<[Fe2+]的点落在直线②的下方。
对于表2-4-1中的反应3、4,反应的平衡常数分别为:
水文地球化学
分别假定[Fe2+]=[Fe(OH)2]、[Fe3+]=[Fe(OH)3],则由(2-4-37)和(2-4-38)有:
水文地球化学
把式(2-4-39)和(2-4-40)绘制到Eh—pH关系图中可分别得到图2-4-3中的直线③、④。图中,[Fe2+]=[Fe(OH)2]的点正好落在直线③上,[Fe2+]>[Fe(OH)2]的点落在直线③的左侧,[Fe2+]<[Fe(OH)2]的点落在直线③的右侧;类似地,[Fe3+]=[Fe(OH)3]的点正好落在直线④上,[Fe3+]>[Fe(OH)3]的点落在直线④的左侧,[Fe3+]<[Fe(OH)3]的点落在直线④的右侧。
对于表2-4-1中的反应5、6、7,其电极电位依次为:
水文地球化学
分别假定式(2-4-41~43)中[Fe(OH)3]=[Fe2+]、[Fe(OH)2]=[Fe]、[Fe(OH)3]=[Fe(OH)2],则可依次得到:
水文地球化学
把式(2-4-44~46)绘制到Eh—pH关系图中可依次得到图2-4-3中的直线⑤、⑥、⑦。显然,[Fe(OH)3]=[Fe2+]的点正好落在直线⑤上,[Fe(OH)3]>[Fe2+]的点落在直线⑤的上方,[Fe(OH)3]<[Fe2+]的点落在直线⑤的下方;同样,[Fe(OH)2]=[Fe]的点正好落在直线⑥上,[Fe(OH)2]>[Fe]的点落在直线⑥的上方,[Fe(OH)2]<[Fe]的点落在直线⑥的下方;[Fe(OH)3]=[Fe(OH)2]的点正好落在直线⑦上,[Fe(OH)3]>[Fe(OH)2]的点落在直线⑦的上方,[Fe(OH)3]<[Fe(OH)2]的点落在直线⑦的下方。
由图2-4-3可以发现下述的规律:
(1)高氧化态物质一般位于相应的低氧化态物质之上。例如:Fe3+在Fe2+之上,Fe(OH)3在Fe(OH)2之上,Fe2+在Fe之上等;
(2)固态组分一般位于相应液态组分的右侧。例如:Fe(OH)3位于Fe3+的右侧,Fe(OH)2位于Fe2+的右侧。
图2-4-3 Fe—H2O—O2体系的Eh—pH构造线图
为了根据Fe—H2O—O2体系的Eh—pH构造线图绘制出其稳定场图,需要对图2-4-3进行进一步的深入分析。图中共有5种类型的组分,分别为:Fe3+、Fe2+、Fe(OH)3、Fe(OH)2、Fe,其中每种组分都有一个占有优势的区域,在该区域中,这种组分的浓度要大于其他四种组分,我们的任务就是要确定这5种组分的优势区域。这里的已知条件是,每种组分优势区域的边界线,都是由Eh—pH构造线图中的7条直线及图形边界线的一部分或全部所组成的。例如,Fe2+的优势区域为图2-4-3中的多边形ABCDE,这是因为:由图中的直线②来看,在该直线之下的区域,[Fe2+]>[Fe3+];由直线⑤可知,在该直线左下部,[Fe2+]>[Fe(OH)3];同时,由直线③可见,在该直线的左侧,[Fe2+]>[Fe(OH)2];由直线①可见,在该直线的上部,[Fe2+]>[Fe]。至于通过多边形ABCDE内的其他构造线,则不构成Fe2+优势区域的边界,例如直线⑥为Fe(OH)2和Fe的分界线,它表明在该直线之上,[Fe(OH)2]>[Fe],在该直线之下,[Fe]>[Fe(OH)2];但由于由直线①已经确定了在该直线的上部,[Fe2+]>[Fe],由直线③已经确定了在该直线的左侧,[Fe2+]>[Fe(OH)2],所以在直线①之上、直线③左侧的区域内,[Fe2+]不但大于[Fe(OH)2],而且大于[Fe]。类似地,也可以确定其他4种组分的优势区域。这样便得到了如图2-4-4所示的Fe—H2O—O2体系稳定场图。
图2-4-4 Fe—H2O—O2体系的稳定场图
2.4.3.2 S—H2O—O2体系的pE—pH 图
建立该体系pE—pH图所使用的电极反应及其标准电位或反应的平衡常数如表2-4-2。
与Fe—H2O—O2体系类似,下面按照表2-4-2中的顺序,分别绘制各反应的pE—pH 关系曲线。
表2-4-2 S—H2O—O2体系的电极反应
对于表2-4-2中的反应1,反应的平衡常数为:
水文地球化学
两边同时取对数得:
水文地球化学
即
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令[HS-]=[H2S],式(2-4-48)变为:
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把式(2-4-49)绘制到pE—pH 关系图中可得图245中的直线①。显然,[HS-]=[H2S]的点正好落在直线①上,[HS-]>[H2S]的点应落在直线①的右侧,[HS-]<[H2S]的点应落在直线①的左侧。
对于表2-4-2中的反应2、3,反应的平衡常数依次为:
水文地球化学
对式(2-4-50)和(2-4-51)两边同时取对数并整理得:
水文地球化学
分别令[S2-]=[HS-]、,则由(2-4-52)、(2-4-53)有:
水文地球化学
把式(2-4-54)、(2-4-55)绘制到pE—pH 关系图中可分别得到图245中的直线②、③。图中,[S2-]=[HS-]的点正好落在直线②上,[S2-]>[HS-]的点落在直线②的右侧,[S2-]<[HS-]的点落在直线②的左侧;类似地,=的点正好落在直线③上,的点落在直线③的右侧,的点落在直线③的左侧。
对于表2-4-2中的反应4,其电子活度为:
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令=[S],式(2-4-56)变为:
水文地球化学
把式(2-4-57)绘制到pE—pH关系图中可得图2-4-5中的直线④。显然,=[S]的点正好落在直线④上,>[S]的点应落在直线④的右上方,<[S]的点应落在直线④的左下方。
对于表2-4-2中的反应5、6、7、8、9,其电子活度依次为:
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水文地球化学
分别令=[S]、[S]=[H2S]、=[HS-]、=[S2-]、[S]=[HS-],由(2-4-58)~(2-4-62)有:
水文地球化学
把式(2-4-63)~(2-4-67)绘制到pE—pH关系图中可得图2-4-5中的直线⑤、⑥、⑦、⑧、⑨。这样,便可得到S—H2O—O2 体系的pE—pH构造线图(图2-4-5),图中直线⑩为水稳定场的上限,直线⑪为水稳定场的下限。
在S—H2O—O2体系中,共有6 种类型的组分,分别为:、、H2S、HS-、S2-、S。采用与Fe—H2O—O2体系类似的分析方法,可得到如图2-4-6所示的S—H2O—O2体系稳定场图。
图2-4-5 S—H2O—O2体系的pE—pH构造线图
图2-4-6 Fe—H2O—O2体系的稳定场图
PH值检测是什么?
pH值可间接的表示水的酸碱强度,是水化学中常用和重要的检验项目之一。pH值检测运用玻璃电极法,以饱和甘汞电极为参比,以pH玻璃电极为指示电极组成原电池,当玻璃电极的玻璃薄膜的两端溶液氢离子活度不同时,则产生电位差。该电位差可通过测量两电极间的电位差求得。在25℃下,每变化1个pH单位,电位差...
ph值是什么意思
这种pH值的测量对于了解和控制化学反应、环境监测以及食品和药物生产等领域至关重要。例如,在农业中,了解土壤的pH值有助于农民调整土壤酸碱度,以促进作物生长。在化学实验室里,精确控制溶液的pH值是进行许多化学实验的基础。同时,pH值也是评估水质和环境健康状况的重要参数。因此,了解pH值的概念及其...
PH值表示什么意思?
pH值是水溶液中最重要的理化参数之一,它对于理解和描述涉及水溶液的自然现象、化学变化以及生产过程至关重要。因此,在工业、农业、医学、环保和科研等多个领域,pH值的测量都是必不可少的。在日常生活中,我们也能见到各种物质的不同pH值。例如,pH值在1到2之间的溶液通常是洗厕灵;pH值在2到3...
为什么食品要测PH
货柜 寿命。乳制品制造业则依靠PH来确保牛奶不结块。这个 临界点 是PH4.7,因而牛奶的PH值无论如何不能低于该值。生产冰激凌用的水果、果汁或香料不能过多的改变成品的PH值,不然产品将受到破坏。奶酪变性很大程度受其PH的影响又是一例 即便面粉等食品原料也要测量PH值以确保产品的质量。通常该值在5...
ph值是什么意思
4. 采用PH计进行精确测量:PH计是一种能够准确测定溶液PH值的仪器,它通过选择性电极来测量溶液的PH,测量结果可精确到小数点后两位。进一步了解:氢离子浓度指数通常被称为PH,它表示溶液中氢离子的总数与总物质的量的比例。PH的测量可以通过使用PH指示剂或PH试纸进行定性分析,而定量分析则需借助PH计。
ph值如何测量?
1. 扩展测量范围:传统的酸碱度(pH)的测量范围是0-14,用于测量酸性到碱性溶液。但是某些特殊实验或应用中,需要测量更广泛范围的溶液,包括极酸性溶液和极碱性溶液。因此,一些进口仪器可能拓展了pH测量范围,增加了足够大的范围,以适应更广泛的实验需求。2. 多参数测量:有些仪器可能不仅可以测量pH...
ph值是什么意思?
pH值是水溶液最重要的理化参数之一。凡涉及水溶液的自然现象。化学变化以及生产过程都与pH值有关,因此,在工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量pH值。在我们的生活中,通常用的洁厕灵pH为1到2之间,柠檬和醋的pH在2到3之间,苹果的pH在3左右,西瓜的pH大概为6,肥皂的pH在10左右,厨房里用...
ph值是什么意思?
例如,在人体中,血液的PH值需要维持在相对稳定的范围内,以确保正常的生理功能。如果血液PH值偏离正常范围,可能会导致各种健康问题。因此,了解PH值的概念和测量方法对于维护人体健康至关重要。同时,在工业生产中,PH值的控制也是保证产品质量和生产环境安全的关键环节。总的来说,PH值是描述溶液酸碱性的...
尿检中ph值是什么意思?
在尿检中,pH值是测量尿液酸碱度的指标。其数值通常在0-14之间,7表示中性,小于7表示酸性,大于7则为碱性。pH值受到饮食、药物、运动等多种因素的影响,因此在尿检中测量pH值可以提供重要的健康信息。尿检中pH值的意义是什么?pH值的变化可以反映人体内环境的变化,尿液 pH值异常可以暗示着许多健康问题...
ph值代表什么意思?
酸碱性pH值是用来衡量溶液酸碱性的一种指标。pH值是一个数值,表示溶液的酸性或碱性程度。pH值的取值范围从0到14,其中:pH值小于7表示溶液为酸性(pH < 7)。pH值等于7表示溶液为中性(pH = 7)。pH值大于7表示溶液为碱性(pH > 7)。pH值的定义是通过测量氢离子(H⁺)或氢氧根离子(...