PH计原理知识北京联合科仪.docx

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1、PH计原理知识（酸度计使用大全）摘要：本文主要贡献给需要的人和正在使用PH计酸度计的朋友，文章主要内容包括：PH计的原理初步认识，到内部结构组成分析；再到PH计核心部分电极的方方面面讨论，关于电极的选型，电极的维护方法，电极的清洗技巧等概括说明，一、PH计I酸度计概念简介：1、定义：PH计I酸度计是一种常用的仪器设备。酸度计简称PH计，由电极和电计两部分组成。主要用来测量液体介质的酸碱度值,配上相应的电极可以测量电位MV值，广泛应用于工业,农业,科研,环保等领域.使用中若能够合理维护电极、按要求配制标准缓冲液和正确操作电计,可大大减小PH示值误差，从而提高化学实验、医学检验数据的可靠性。狭义的

2、PH计I酸度计主要指实验室酸度计，酸度计常用的种类主要有台式酸度计（工业在线酸度计PH计），便携式PH计，笔式酸度计三大类别。2、PH计结构组成电极介绍：PH计由三个部件构成，简单的说就是电极和电计组成的。1）一个参比电极；2） 一个玻璃电极，其电位取决于周围溶液的pH；3） 一个电流计，该电流计能在电阻极大的电路中测量出微小的电位差。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。银-氧化银电极是目前PH中最常用的参比电极。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

3、玻璃电极和参比电极电位的代数和。E电池=E参比+E玻璃，如果温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的PH变化而变化，而测量PH计中的电池产生的电位是困难的，因其电动势非常小，且电路的阻抗又非常大1IOOMQ；因此，必须把信号放大，使其足以推动标准毫伏表或毫安表。电流计的功能就是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，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。A、参比电极：对溶液中氢离子活度无响应，具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银/氯化银电极等几种

4、。最常用的是甘汞电极和银/氯化银电极。常用的参比电极是甘汞电极。它是由汞（Hg）和甘汞（Hg2C12）的糊状物装入一定浓度的（KCI）溶液中构成的。汞上面插入钳丝，与外导线相连，Ke1溶液盛在底部玻璃管内，管的下端开口用陶瓷塞塞住，通过塞内的毛细孔，在测量时允许有少量KC1溶液向外渗漏,但绝不允许被测溶液向管内渗漏，否则将影响电极读数的重现性，导致不准确的结果。为了避免出现这种结果，使用甘汞电极时最好把它上面的小橡皮塞拔下，以维持管内足够的液位压差，断绝被测溶液通过毛细孔渗入的可能性。在使用甘汞电极时还应注意，KC1溶液要浸没内部小玻璃管的下口，并且在弯管内不允许有气泡将溶液隔断。甘汞电极做成

5、下管较细的弯管，有助于调节与玻璃电极间的距离，以便在直径较小的容器内也可以插入进行测量。甘汞电极在不用时，可用橡皮套将下端毛细孔套住或浸在Ke1溶液中，但不要与玻璃电极同时浸在去离子水中保存。甘汞电极的电极电势只随电极内装的KC1溶液浓度（实质上是C1-离子浓度）而改变，不随待测溶液的PH值不同而变化。通常所用的饱和KC1溶液的甘汞电极的电极电势为0.2415V,而用O.1mo1dm-3KC1溶液的甘汞电极，其电极电势为O.281OV。B、玻璃电极：由玻璃支杆、玻璃膜、内参比溶液、内参比电极、电极帽、电线等组成。玻璃支杆；玻璃膜：由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。玻璃膜一般呈球泡状；球

6、泡内充入内参比溶液（中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液）；插入内参比电极（一般用银/氯化银电极），用电极帽封接引出电线，装上插口，就成为一支PH指示电极。市场销售的最常用的指示电极是231玻璃PH电极。玻璃电极的关键部分是连接在玻璃管下端的、用特制玻璃（其组成：SiO2,Na2O和CaO的质量分数分别为0.72,0.22和0.06）制成的半圆球形玻璃薄膜，膜厚50m0在玻璃薄膜圆球内装有一定浓度的HC1溶液（常用0.1mo1dm-3HCI）,并将覆盖有一薄层AgC1的银丝插入HC1溶液中，再用导线接出，即构成一个玻璃电极。当玻璃电极浸入待测PH值的溶液中时，玻璃薄膜内外两侧都因吸水膨润而分别形成两个

7、极薄的水化凝胶层，中间则仍为干玻璃层。在进行PH测定时，玻璃膜外侧与待测PH溶液的相界面上要发生离子交换,有H+离子进出；同样,玻璃膜内侧与膜内装的0.1mo1dm-3He1溶液的相界面上也要发生离子交换，也有H+离子进出。由于玻璃膜两侧溶液中H+离子浓度的差异，以及玻璃膜水化凝胶层内离子扩散的影响，就逐渐在膜外侧和膜内侧两个相界面之间建立起一个相对稳定的电势差，称为膜电势。由于膜内侧HeI溶液中C（H+）=0.1mo1dm-3,为定值，当玻璃膜内离子扩散情况稳定后，它对膜电势的影响也为定值，因此膜电势就只取决于膜外侧待测PH溶液中的H+浓度（C（H+）o在膜电势与AgCI-Ag电极的电势合并

8、后，即得玻璃电极的电极电势：玻璃电极二0玻璃电极+（2.303RT2F）1gC（H+）/CO2;目前市场使用的电极为复合电极的情况越来越普遍，详细复合电极概念介绍如下，注意复合电极只是复合了以上两种电极的功能，简易了操作功能。C、复合电极：外壳为塑料的就称为塑壳PH复合电极。外壳为玻璃的就称为玻璃PH复合电极。PH复合电极的结构主要由电极球泡、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、插口等组成。电极球泡：它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在0.10.2mm左右，电阻值250兆欧25。玻璃支持管：是支持电极球泡的玻璃管体,由电绝

9、缘性优良的铅玻璃制成，其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。内参比电极：为银/氯化银电极，主要作用是引出电极电位，要求其电位稳定，温度系数小。内参比溶液：零电位为7pH的内参比溶液，是中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液，玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的PH值，主要取决于内参比溶液的PH值及氯离子浓度。电极塑壳：电极塑壳是支持玻璃电极和液接界，盛放外参比溶液的壳体，由聚碳酸酯塑压成型。外参比电极：为银/氯化银电极，作用是提供与保持一个固定的参比电势，要求电位稳定，重现性好，温度系数小。外参比溶液：为3.3mo11的氯化钾凝胶电解质，不易流失，无需添加。砂芯液接界：液接界是构通外参比溶液和被测溶液的连接

10、部件，要求渗透量稳定。电极导线：为低噪音金属屏蔽线，内芯与内参比电极连接，屏蔽层与外参比电极连接。大概的PH计组成结构了解后，下面进行了解使用过程，使用前需要进行PH计I酸度计仪器的校正，需要用PH标准缓冲溶液等一些校正设备，准备情况包括：PH标准缓冲液校正，那该如何配置该溶液？如何校正PH计，具体步骤？具体如下。二、PH缓冲溶液：是使PH值不易发生变化的溶液的定义。PH缓冲液配置：1)厂家配套的：使用成套的PH缓冲试剂可配制250m1,配制溶液时，应使用去离子水，并预先煮沸1530分钟，以除去溶解的二氧化碳。剪开塑料袋将试剂倒入烧杯中，用适量去离子水使之溶解，并冲洗包装袋，再倒入250m1容

11、量瓶中，稀释至刻度，充分摇匀即可。一般pH7.00pH6.86及pH4.00三种溶液使用时间可以长一些，pH9.18和pH10.01溶液由于吸收空气中的CO2,其PH值比较容易变化。2)自行配置称量：PH值在25时。pH4：邻苯二甲酸氢钾溶液；4.003pH;pH7：磷酸二氢钾和磷酸氢二钠混合盐溶液；6.864pH;pH9：硼砂溶液；9.182pH配置方法：pH4：精密称取在1155C干燥23小时的邻苯二甲酸氢钾KHC8H4O410.12g,加水使溶解并稀释至IOOOm1opH7：精密称取在55C干燥23小时的无水磷酸氢二钠4.303g与磷酸二氢钾1.179g,加水使溶解并稀释至IOOOm1o

12、另补充：磷酸盐标准缓冲液(pH6.8)精密称取在55C干燥23小时的无水磷酸氢二钠3.533g与磷酸二氢钾3.387g,加水使溶解并稀释至1000m1pH9:精密称取硼砂Na2B40710H203.80g(注意：避免风化)，加水使溶解并稀释至IOOOm1,置聚乙烯塑料瓶中，密塞，避免与空气中二氧化碳接触。三、PH计I酸度计校正步骤对于测量精度在0.1pH以下的样品，可以采用一点校准方法调整仪器，一般选用pH6.86或pH7.00标准缓冲液。有些仪器本身精度只0.2PH或(HPH,因此仪器只设有一个“定位”调节旋钮。具体操作步骤如下：测量标准缓冲液温度，查表确定该温度下的PHS值，将温度补偿旋钮

13、调节到该温度下用纯水冲洗电极并甩干将电极浸入缓冲溶液晃动后静止放置，待读数稳定后，调节定位旋钮使仪器显示该标准溶液的PHS值。取出电极冲洗并甩干测量样品温度，并将PH计温度补偿旋钮调节至该温度值将电极浸入样品溶液，晃动后静止放置，显示稳定后读数。举例其他校准方法：取下保护套；先用蒸储水清洗PH计的电极，并用滤纸将附在电极上的水分吸干；接通位于电池仓上的开关；将PH计电极插入被测液体，直到液体浸到略低于“浸没线”，条件允许，可使溶液浸到略高于“浸没线”的位置；轻轻地搅拌溶液待数值稳定后，读取显示值；使用完毕，清洗电极，关掉开关，套上保护套；如遇到下列情况之一，PH检测仪器则需要重新标定：溶液温度

14、与定标温度有较大的差异时.电极在空气中暴露过久，如半小时以上时.定位或斜率调节器被误动；测量过酸(pH12)的溶液后；(5)换过电极后；当所测溶液的PH值不在两点定标时所选溶液的中间，且距PH7又较远时。校准后即投入使用，使用时的酸度计电极注意事项要求大家注意的比较多，下面就看看酸度计电极使用需要注意的地方，即电极使用维护。具体见第四要点。四、PH计电极注意事项：电极为什么需要浸泡？电极使用维护？1、电极为什么需要浸泡？PH电极使用前必须浸泡，因为PH球泡是一种特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝胶层，它只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的H+离子有良好的响应。同时，玻璃电极经过浸泡，可

15、以使不对称电势大大下降并趋向稳定。PH玻璃电极一般可以用蒸储水或pH4缓冲溶液浸泡。通常使用pH4缓冲液更好一些,浸泡时间8小时至24小时或更长,根据球泡玻璃膜厚度、电极老化程度而不同。同时，参比电极的液接界也需要浸泡。因为如果液接界干涸会使液接界电势增大或不稳定,参比电极的浸泡液必须和参比电极的外参比溶液一致，即3.3mo11KC1溶液或饱和KC1溶液，浸泡时间一般几小时即可。因此，对PH复合电极而言，就必须浸泡在含KC1的pH4缓冲溶液中，这样才能对玻璃球泡和液接界同时起作用。这里要特别提醒注意，因为过去人们使用单支的PH玻璃电极已习惯于用去离子水或pH4缓冲液浸泡,后来使用PH复合电极时依然采用这样的浸泡方法,甚至在一些不正确的PH复合电极的使用说明书中也会进行这种错误的指导。这种错误的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的PH复合电极变成一支响应慢、精度差的电极,而且浸泡时间越长性能越差，因为经过长时间的浸泡，液接界内部例如砂芯内部的KC1浓度已大大降低了，使液接界电势增大和不稳定。当然，只要在正确的浸泡溶液中重新浸泡数小时，电极还是会复原的；PH电极也不能浸泡在中性或碱性的缓冲溶液中，长期浸泡在此类溶液中会使PH玻璃膜响应迟钝。PH复合电极头部装有一个密封的塑料小瓶，内装电极浸泡液，电极头长期浸泡其中，使用时拔出洗净就可以，非常方便。这种保存方法