酸度计的原理是通过电位测定法来测量溶液的pH值。其核心部件包括参比电极(如甘汞电极)和指示电极(如玻璃电极)。在测量过程中,玻璃电极作为指示电极,与饱和甘汞电极(SCE)共同组成电池,进行pH值的测量。参比电极的电位稳定,而玻璃电极对pH敏感,因此溶液和电极所组成的原电池的电位变化只与玻璃电极的电位有关,而玻璃电极的电位取决于待测溶液的pH值。通过对电位的变化进行测量,可以得出溶液的pH值。
酸度计的工作过程包括以下几个步骤:首先,将pH计的两个电极(玻璃电极和参比电极)放入待测溶液中,形成原电池。原电池的电位变化与溶液的氢离子浓度相关,这个电位变化通过前置放大器输入到A/D转换器,最终由数字显示pH值。电动势的变化与溶液pH的变化关系符合能斯特公式,即△E=-58.16×△pH×ln[H+]×(T/273.15),其中△E表示电动势的变化,以毫伏为单位,△pH表示溶液pH的变化,T表示被测溶液的温度。
酸度计的应用领域非常广泛,主要用于测量各种液体或固体的酸碱度。例如,在实验室中用于精确测量溶液的pH值,在工业生产中用于控制工艺流程中的酸碱度,以及在农业中用于土壤和植物营养的研究等。