pH 值，作为衡量溶液酸碱度的核心指标，是对溶液中氢离子（H⁺）浓度的一种精妙量化方式。通过负对数运算，即 pH = -lg (H⁺) ，我们能够将原本复杂难辨的氢离子浓度转化为简洁直观的 pH 值。当溶液呈现中性时，氢离子与氢氧根离子（OH⁻）的浓度达到完美的平衡状态，此时 pH 值恰好为 7。一旦氢离子浓度占据主导，溶液便进入酸性区域，pH 值小于 7；反之，若氢氧根离子浓度更高，溶液则偏向碱性，pH 值大于 7。这看似简单的 pH 值，实则蕴含着丰富的化学内涵，宛如一把开启众多科学奥秘大门的神奇钥匙。
pH 计主要由电极和显示仪表两大关键部分构成。电极堪称 pH 计的 “智慧中枢”，其中玻璃电极对氢离子极为敏感，仿佛是一位时刻警惕、能迅速感知氢离子存在的 “氢离子侦探”。当玻璃电极浸入待测溶液时，溶液中的氢离子迅速与玻璃膜表面水化层中的氢离子展开活跃的 “互动与交换”。由于溶液与水化层中氢离子浓度存在差异，这一差异如同启动了一台精密的 “电位差生成器”，在玻璃膜两侧快速形成电位差。
这一电位差与氢离子浓度紧密相连，严格遵循能斯特方程。参比电极则如同稳固可靠的 “基准支柱”，始终提供稳定的参考电位，确保测量过程的准确性与可靠性。借助两个电极间产生的电位差，pH 计依据能斯特方程，快速且精准地计算出溶液中的氢离子浓度，并将其巧妙转化为直观的 pH 数值，清晰地呈现在显示仪表上，让原本神秘莫测的溶液酸碱度信息瞬间变得清晰易懂。