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PH计的原理及使用概述

点击次数:631  发布时间:2021-01-06

PH计,也被称作酸度计,是一种常见的分析仪器,主要用来测定溶液的酸碱度。PH值,也被称作氢离子指数,是水溶液重要的理化参数之一。为了方便表示,我们把PH值规定为溶液中离子浓度以10 为底的对数的负数,PH值等于7为中性溶液,PH值小于7为酸性溶液,PH值大于7为碱性溶液。

 

根据PH计的测量原理来分类的话,PH计的测量方法可以分为比色法和电极法两种,测量范围一般为0~14 pH。

 

比色法是通过测量溶液时PH试纸颜色的变化来测量溶液的实际PH值。这主要是利用了PH试纸上的比色剂可以在不同酸碱度溶液中显示出不同的颜色这一特点来进行测量被测溶液的PH值的一种方法,虽然比较方便、快捷,但是此法易受溶液本身颜色或溶液中蛋白质等物质的干扰,并且测量精度只能达到0.5 pH。

 

电极法PH计是根据原电池的工作原理而制作的,由于不同溶液中氢离子的浓度是不相同的,当把PH计的指示电极和参比电极同时插入某一溶液中时,在一定温度下就会产生与溶液中氢离子活度有关的不同的直流电位,再通过前置放大器A/D转换器将电位信号转换成数字信号,并以PH值的形式显示出来。

 

对溶液中氢离子活度有响应, 电极电位随之而变化的电极称为 pH指示电极或 pH测量电极。 pH指示电极有 氢电极、锑电极和玻璃电极 等几种,但常用的是玻璃电极。玻璃电极是有玻璃支杆,以及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,球泡内充入内参比溶液,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。市场销售的常用的pH指示电极是 231 玻璃 pH电极。单独一支 pH指示电极是无法进行测量的,它必须和参比电极一起才能测量。

 

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。常用的是甘汞电极和银 / 氯化银电极。参比电极在测量电池中的作用是提供并保持一个固定的参比电势, 因此对参比电极的要求是电势稳定、重现,温度系数小,有电流通过时极化电势小。市场销售的常用的参比电极为 232 参比电极。

 

将 pH玻璃电极和参比电极组合在一起的电极就称为 pH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。复合电极的优点是合二为一, 使用方便。 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。

⑴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 0.1 ~0.2mm左右,电阻值 <250兆欧(25℃)。

⑵玻璃支持管: 是支持电极球泡的玻璃管体 , 由电绝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。

⑶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。

⑷内参比溶液:零电位为 7pH的内参比溶液,是中性磷酸盐和KCl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。

⑸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。

⑹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。

⑺外参比溶液:为 3.3mol/L 的KCl凝胶电解质,不易流失,无需添加。

⑻砂芯液接界:液接界是构通外参比溶液和被测溶液的连接部件,要求渗透量稳定。

⑼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。

 

目前实验室使用的电极都是复合电极, 其优点是使用方便, 不受氧化性或还原性物质的影响,且平衡速度较快。使用时,将电极加液口上所套的橡胶套和下端的橡皮套全取下,以保持电极内KCl溶液的液压差。

下面就把电极的使用与维护简单作一介绍:

⒈复合电极不用时,可充分浸泡 3M的KCl溶液中。切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。

⒉使用前,检查玻璃电极前端的球泡。正常情况下,电极应该透明而无裂纹;球泡内要充满溶液,不能有气泡存在。

⒊测量浓度较大的溶液时,尽量缩短测量时间,用后仔细清洗,防止被测液粘附在电极上而污染电极。

⒋清洗电极后,不要用滤纸擦拭玻璃膜,而应用滤纸吸干 ,  避免损坏玻璃薄膜、防止交差污染,影响测量精度。

⒌测量中注意电极的银—氯化银内参比电极应浸入到球泡内氯化物缓冲溶液中,避免电计显示部分出现数字乱跳现象。使用时,注意将电极轻轻甩几下。

⒍电极不能用于强酸、强碱或其他腐蚀性溶液。

⒎严禁在脱水性介质如无水乙醇、重铬酸钾等中使用。

 

pH计,由电极和电计两部分组成。 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、医学检验数据的可性。

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