PH指标：指标的类型及其工作方式 - 化学

所述pH指示剂是在确定pH值在特定的介质中发现的量是至关重要的。当谈论pH的概念时，它代表了水溶液中存在的水合氢离子（H ₃ O ⁺）的浓度。

同样，它在0到14之间的负对数刻度上测量，其中pH值低于7的溶液被认为是酸性的，pH值大于7的溶液是碱性的，而pH值等于7的溶液被认为是中性溶液。该参数用Henderson-Hasselbalch方程表示如下：pH = pKa + log ₁₀（/）。

在以上表达式中，pKa代表酸解离常数的负对数，摩尔浓度分别为弱酸及其共轭碱的摩尔浓度。了解pH值可以研究水和食物的质量，并能够维持精制化学产品的可重复性。

种类

pH指示剂主要有三种类型：酸碱液体指示剂，它们在特定的pH范围内起作用；当液体或气体样品添加到其表面时会改变颜色的纸和其他指示剂材料；数字pH计，可测量两个电极之间的电位差。

液体指示剂是弱有机酸或碱，其颜色取决于其酸性或碱性形式。它们在有限的范围内工作，一旦达到此范围，就会改变颜色，而在达到范围的最大级别时，则停止改变颜色。

为了工作，它们只能在可以观察到颜色变化（最好是无色）的溶液中使用。

有大量不同颜色和pH范围的液体指示剂，包括甲酚红（0.2至1.8范围内的红色至黄色），甲基红（4范围内的红色至黄色），2到6.2），溴甲酚绿（粉红色到蓝色/绿色从4.2到5.2）和酚酞（无色到粉红色，范围为8.0到10.0）。

这些指标在分析化学学位中很受欢迎，尽管您必须经过一定程度的培训才能准确地进行此操作。

有几种类型的纸可用于测量pH值，但最著名的是石蕊试纸，它是由地衣中的粉末制成的。

石蕊试纸用于了解液体或气态溶液是酸性还是碱性（不知道其确切的pH值或估计值），它有两种显示形式：蓝色和红色。

蓝色石蕊试纸在酸性条件下会变成红色，而红色石蕊试纸在碱性或碱性条件下会变成蓝色，并且一旦纸变了色，就可以回收以进行反向测试。

纸张的已知局限性，例如无法提供准确的或估算的pH值，以及与某些化合物反应时无法变为其他颜色的能力，已导致其被液体指示剂和/或pH计代替。

pH计诞生于实验室分析人员需要获得此参数的准确值的情况，而纸质指示剂或液体指示剂则无法做到这一点。

它们基于电极和参比电极pH值之间电势差的测量。

下一节将对这些pH计的操作进行更深入的说明，但总的来说，这些指标被认为是最精确的参数，可提供精确数量的参数（精确到0.01 pH单位）。灵敏度和速度都优于其他两种方法。

此外，它们还可以测量其他特性，例如溶解的固体，电导率和溶液温度。

这种pH计的唯一缺点是它们是精密的设备，除了必须由仪器的仪器专家或专业鉴赏员进行的初始校准外，还需要定期清洁它们以防止电极在其上积聚材料。

液体指标变色由于质子化或去质子化的在其结构中的动作（取决于指示器的碱性或酸性性质），其是基于反应的平衡，如下所示：HIN + H ₂ ö↔ħ ₃ ö ⁺ +在^-

就是说，一旦将指示剂添加到溶液中，如果由于水合氢离子的增加或减少（同样取决于指示剂的性质），该介质的平衡开始朝相反的方向发展，则它将改变颜色，直到最终保持新的不变颜色。

指示纸，尤其是石蕊试纸，必须谨慎接触要分析的溶液，以便准确测量。

也就是说，在液体溶液中，不应将其完全引入其中，而应将其滴入或短暂触摸该物质的样品。

在使用气态溶液的情况下，气体必须经过纸的表面以使其接触并改变颜色。

如前所述，pH计通过pH和参比电极之间的电势差工作。

pH计测量溶液中两个电极之间的电压，并将结果显示为相应的pH值。

该设备本身由一对电极和一个简单的电子放大器组成，其中一对电极是金属的，对溶液的pH值不敏感。为了进行校准，使用已知pH的溶液对设备进行校准。