| pH计 |
一、仪器介绍
pH计的主体是一个精密的电位计，其用来测定溶液酸碱度值，是测量和反应溶液酸碱度的重要工具。pH计是一种常见的分析仪器，广泛应用在农业、环保和工业等领域。土壤pH值是土壤重要的基本性质之一，先对土壤样品进行一定处理后，即可通过pH计来测定土壤的pH值。
二、仪器原理
1、原电池
原电池是一种化学电源，它利用化学反应产生的电子转移来产生电流。原电池由两个不同的金属电极和一个导电溶液组成。当两个不同的金属浸入导电溶液中时，金属原子会从较活泼的金属表面溶出，形成阳离子进入溶液中，而这些阳离子所释放出来的电子则留在金属表面上。这样，在较活泼金属表面就会积累负电荷，而在溶液中则会积累正电荷。而另一端不太活泼的金属表面则会吸收溶液中的阳离子，并释放出相应数量的电子。这样，在不太活泼金属表面就会积累正电荷，而在溶液中则会积累负电荷。
由于两个金属表面上积累了不同符号的电荷，因此它们之间就存在着一个势差。如果用导线将两个金属连接起来，则会有一个从较活泼金属到不太活泼金属的方向上流动的自发性电流。
2.能斯特方程
能斯特方程（Nernst）是用以定量描述离子在A、B两体系间形成的扩散电位的方程表达式。在电化学中，能斯特方程用来计算电极上相对于标准电势（E0）来说的指定氧化还原对的平衡电压 (E)
对于任一电池反应：
3.pH计
pH计是利用原电池原理进行工作的，根据能斯特方程，离子活度与电极电位成正比，因此可对溶液建立起电极电位与活度的关系曲线，此时测定了电位，即可确定离子活度。具体的工作原理在仪器结构中给出。
三、仪器结构
| 基本部件 | 作用 |
| 参比电极 | 维持一个恒定的电位，作为测量各种偏离电位的对照 |
| 玻璃电极 | 建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差，其电位取决于周围溶液的pH |
| 电流计 | 将原电池的电位放大若干倍，放大了的信号通过电表显示出，电表指针偏转的程度表示其推动的信号的强度，其能在电阻极大的电路中测量出微小的电位差 |
参比电极：
参比电极的基本功能是维持一个恒定的电位，作为测量各种偏离电位的对照，其结构与玻璃电极类似，但前端有液接界，内部液体与待测液体通过缝隙接触。液接界形态多样，包括玻璃纤维形、小孔形、陶瓷形、套管形等，根据具体的用途进行选择。银-氧化银电极是目前pH中最常用的参比电极。
玻璃电极：
成为基准的电极被称为玻璃电极，从外观来看与玻璃试管相似。但是前端为特殊玻璃制成的薄膜玻璃，内置有内部缓冲液和内部电极。其内部电极与待测液体之间有玻璃薄膜，因此基本上是绝缘状态。测量液的氢离子活性会使玻璃电极的薄膜玻璃两侧之间产生电位差。玻璃电极的薄膜玻璃内侧电位经过内部缓冲液，通过内电极导出；而接液的外侧电位经过待测液体-参比电极液接界-内部液体，通过参比电极的内部电极导出。
玻璃电极的功能是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。把对pH敏感的电极和参比电极放在同一溶液中，就组成一个原电池，该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和，即E电池＝E参比+E玻璃。在玻璃电极(电位随H+活度变化而变化)的作用下，如果这个系统的温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的pH变化而变化。需要注意的是pH计测定的是H+活度。
pH计的结构包括复合电极和电流计，复合电极也就是我们所说的指示电极(玻璃电极）和参比电极，一般 pH计的指示电极都是玻璃电极。玻璃电极的功能是对溶液内的氢离子敏感，以氢离子的变化而反应出电位差。参比电极的作用是提供恒定的电位，作为偏离电位的参照。
电流计：
电流计是用于测量整体电位的(即上述的E电池)，它能在电阻极大的电路中捕捉到微小的电位变化，并将这个变化通过电表表现出来。
为了方便读数，pH计都有显示功能，就是将电流计的输出信号转换成了pH读数(与E玻璃相关)。电表指针偏转的程度表示其推动的信号的强度。为了使用上的需要，pH电流表的表盘刻有相应的pH数值；而数字式pH计则直接以数字显出pH值
复合电极：
目前大多数的pH计所使用的pH指示电极都是玻璃电极和参比电极组合在一起的塑壳可充式复合电极。
pH复合电极主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线和插口等组成。它的端部是吹成泡状的，是对于pH敏感的玻璃膜腹球，管内充填有含饱和AgCl的3mol/L KCl参比溶液，pH为7。
其能同时具有玻璃电极与参比电极的作用，使测量更为方便。
