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1、 pH计 目录 简介 A 原理 B 使用维护 C 拓展 D 目的 掌握pH计原理掌握pH电极分类及构造 原理掌握pH电极维护了解相关拓展知识具体使用 维护参见相应仪器说明书 拓展 pH试纸 pH试纸是用于检验溶液酸碱度的 尺子 也叫石蕊试纸 pH试纸上有甲基红 溴甲酚绿 百里酚蓝三种指示剂 他们在不同pH值的溶液中均会按一定规律变色 pH试纸按测量精度上可分0 2级 0 1级 0 01级或更高精度 pH试纸上有甲基红 溴甲酚绿 百里酚蓝这三种指示剂 甲基红 溴甲酚绿 百里酚蓝和酚酞一样 在不同pH值的溶液中均会按一定规律变色 甲基红的变色范围是pH4 4 红 6 2 黄 溴甲酚绿的变色范围是p
2、H3 6 黄 5 4 绿 百里酚蓝的变色范围是pH6 7 黄 7 5 蓝 用定量甲基红加定量溴甲酚绿加定量百里酚蓝的混合指示剂浸渍中性白色试纸 晾干后制得的pH试纸可用于测定溶液的pH值便不难理解了 简介 酸度计是一种常用的仪器设备 又名pH计 主要用来精密测量液体介质的酸碱度值 配上相应的离子选择电极也可以测量离子电极电位MV值 广泛应用于工业 农业 科研 环保等领域 该仪器也是食品厂 饮用水厂办QS HACCP认证中的必备检验设备 酸度计能在0 14pH值范围内使用 pH计分类 1 根据应用场合分类 笔式pH计 便携式pH计 实验室pH计 工业pH计 a笔式pH计主要用于代替pH试纸的功能
3、 具有精度低 使用方便的特点 pH计分类 b便携式pH计主要用于现场和野外测方式 要求较高的精度和完善的功能 pH计分类 c实验室pH计一种台式高精度分析仪表 要求精度高 功能全 包括打印输出 数据处理等等 pH计分类 d工业pH计用于工业流程的连续测量 不仅要有测量显示功能 还要有报警和控制功能 以及安装 清洗 抗干扰等等问题的考虑 pH计分类 2 据仪器精度分类 可分为0 2级 0 1级 0 02级 0 01级和0 001级 数字越小 精度越高 3 根据读数指示分类 可分为指针式和数字显示式二种 4 根据元器件类型分类 可分为晶体管式 集成电路式和单片机微电脑式 pH计原理 pH值的定义
4、pH值是溶液中氢离子活度的一种标度 也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准 pH值越趋向于0表示溶液酸性越强 反之 越趋向于14表示溶液碱性越强 在常温下 pH 7的溶液为中性溶液 KH2O H OH 10 14mol LpH lg H 溶液中氢离子活度的负对数 能斯特 Nemst 方程 R摩尔气体常数 8 314J mol 1 K 1 T为绝对温度 氧化态Mn 的活度 还原态M的活度 n为电极反应转移的电子数F为法拉第常数 96493C mol 1 为标准电极电位 为平衡电位 能斯特 Nemst 方程 E0 标准电位R 气体常数T 温度 KF 法拉第常数 在25 计算斜率 S 2 303X8
5、 314X298 96493 59 16mV pH pH 测量原理 pH的测量是根据测量电极与参比电极组成的工作电池在溶液中测得的电位差 利用待测溶液的pH值与工作电池的电势大小之间的线性关系 再通过电位计转换成pH单位数值来实现测定 测量电极 对溶液pH值变化敏感 参比电极 恒定电位 原电池原理 原理 pH测量电极 E EpH Ereference pH复合电极 包括 玻璃电极 参比电极玻璃电极和参比电极之间的电势差与溶液的pH值有关 利用对溶液pH值变化敏感的测量电极和有恒定电位的参比电极所组成的工作电池来测量电势 从而利用待测溶液的pH值与工作电池的电势大小之间的线性关系 如对pH值有能
6、斯特公式 E E0 0 059 pH 来实现测定 复合pH电极结构 参比电极 测量电极 接头 吹泡泡 原理 酸度计的主体是精密的电位计 测定时把复合电极插在被测溶液中 由于被测溶液的酸度 氢离子浓度 不同而产生不同的电动势 将它通过直流放大器放大 最后由读数指示器 电压表 指出被测溶液的pH值 原电池的电动势E K 2 303RT F pH pH计由三个部件构成 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 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 参比电极有硫酸亚汞电极 甘汞
7、电极和银 氯化银电极等几种 最常用的是甘汞电极和银 氯化银电极 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 玻璃电极 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 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 电流计 电流计的功能 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 复合电极 目前使用最普遍的电极 复合了参比电极和玻璃
8、电极这两种电极的功能 操作更加简易 pH复合电极主要由电极球泡 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 复合电极 1 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O 1 0 2mm左右 电阻值 250兆欧 25 2 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 3 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 复合电极 4 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
9、位的pH值 主要取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度 5 电极壳 电极壳是支持玻璃电极和液接界 盛放外参比溶液的壳体 通常由聚碳酸酯 PC 塑压成型或者玻璃制成 6 外参比电极 为银 氯化银电极 有些厂家是甘汞电极 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 复合电极 7 外参比溶液 氯化钾溶液或KCl凝胶电解质 8 液接界 液接界是外参比溶液和被测溶液的连接部件 要求渗透量稳定 通常用砂芯的 9 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 使用 1 预热 按下电源开关 仪器预热30分钟 然后对仪器进行标定 2 仪器的标定 两点标定
10、a将复合电极洗干净 并用滤纸吸干后将复合电极插入一已知pH值的标准缓冲溶液中 温度旋钮调至标准缓冲溶液的温度 搅拌使溶液均匀 b调节定位旋钮使仪器读数为该标准缓冲溶液的pH值 c按照相同方法测另一标准缓冲液pH值 调节定位 使用 4 测量pH值 将电极移出 用蒸馏水洗干净 并用滤纸吸干后将复合电极插入待测溶液中 搅拌使溶液均匀 仪器显示的数值即是该溶液的pH值 具体使用按照相应说明书操作 pH电极的维护保养 1 复合电极不用时 可充分浸泡3M氯化钾溶液中 切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗 2 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 3
11、 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 4 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 防止交叉污染 影响测量精度 pH电极的维护保养 5 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 6 电极不能用于强酸 强碱或其他腐蚀性溶液 7 严禁在脱水性介质如无水乙醇 重铬酸钾等中使用 具体维护保养及注意事项按照相应说明书进行 仪器标定相关事项 校准工作结束后 对使用频繁的pH计一般在48小时内仪器不需再次定标 如遇到下列情况之一 仪器则需要重
12、新标定 1 溶液温度与定标温度有较大的差异时2 电极在空气中暴露过久 如半小时以上时3 定位或斜率调节器被误动4 测量过酸 pH 2 或过碱 pH 12 的溶液后5 换过电极后6 当所测溶液的pH值不在两点定标时所选溶液的中间 且距7pH又较远时 拓展 参比电极 referenceelectrode测量各种电极电势时作为参照比较的电极 将被测定的电极与精确已知电极电势数值的参比电极构成电池 测定电池电动势数值 就可计算出被测定电极的电极电势 参比电极必须是电极反应为单一的可逆反应 电极电势稳定和重现性好 通常多用微溶盐电极作为参比电极 氢电极只是一个理想的但不易于实现的参比电极 测量电极电势时
13、作参照比较的电极 严格地讲 标准氢电极只是理想的电极 实际上并不能实现 因此在实际进行电极电势测量时总是采用电极电势已精确知晓而且又十分稳定的电极作为相比较的电极 测量由这类电极与被测电极组成电池的电动势 可以计算被测电极的电极电势 拓展 参比电极 在参比电极上进行的电极反应必须是单一的可逆反应 其交换电流密度较大 制作方便 重现性好 电极电势稳定 一般都采用难熔盐电极作为参比电极 参比电极应不容易发生极化 如果一旦电流过大 产生极化 则断电后其电极电势应能很快恢复原值 在温度变化时 其电极电势滞后变化应较小 拓展 参比电极 氢电极用镀有铂黑的铂片为电极材料 在氢气氛中浸没或部分浸没于用氢饱和
14、的电解液中 即可组成氢电极 其电极电势EH2与温度T 溶液的pH值和氢气的压力pH2 大气压 有关 有时采用与研究体系相同的溶液作为氢电极的溶液 以消除液体接界电势 氢电极容易失效 应当避免在溶液中出现易被还原或易发生吸附中毒的物质 如氧化剂 易还原的金属离子 砷化物和硫化物等 甘汞电极由汞 甘汞和含Cl 的溶液等组成 常用Hg Hg2Cl2 Cl 表示 电极内 汞上有一层汞和甘汞的均匀糊状混合物 用铂丝与汞相接触作为导线 电解液一般采用氯化钾溶液 用饱和氯化钾溶液的甘汞电极称为饱和甘汞电极 这是最常用的参比电极 而用1N氯化钾溶液的则称为当量甘汞电极 甘汞电极的电极电势与氯化钾浓度和所处温度
15、有关 它在较高温度时性能较差 拓展 参比电极 银 氯化银电极由覆盖着氯化银层的金属银浸在氯化钾或盐酸溶液中组成 常用Ag AgCl Cl 表示 一般采用银丝或镀银铂丝在盐酸溶液中阳极氧化法制备 银 氯化银电极的电极电势与溶液中Cl 浓度和所处温度有关 汞 硫酸亚汞电极它适用于硫酸溶液或硫酸盐溶液体系 电极由汞 硫酸亚汞和含SO娸的溶液等所组成 表示式Hg Hg2SO4 SO娸 其结构同甘汞电极 它的电极电势与温度和溶液中SO娸的浓度有关 有机电解质溶液体系中 常采用相同溶剂的有机电解质溶液的Ag Ag 电极和Ag AgCl Cl 电极为参比电极 熔盐体系中 常用熔盐Ag Ag 电极和Pt Pt
16、2 电极 但熔盐体系尚无统一的标准电极电势表 pH玻璃电极 玻璃电极是用对氢离子活度有电势响应的玻璃薄膜制成的膜电极 是常用的氢离子指示电极 它通常为圆球形 内置0 1mol L盐酸和氯化银电极或甘汞电极 使用前浸在纯水中使表面形成一薄层溶胀层 使用时将它和另一参比电极放入待测溶液中组成电池 电池电势与溶液pH值直接相关 由于存在不对称电势 液接电势等因素 还不能由此电池电势直接求得pH值 而采用标准缓冲溶液来 标定 根据pH的定义式算得 玻璃电极不受氧化剂 还原剂和其他杂质的影响 pH测量范围宽广 应用广泛 饱和甘汞电极原理是什么 还有内参比电极Ag AgCl是干什么用的 测pH值实际上测的是玻璃球两侧的电位差 饱和甘汞电极是外参比电极 Ag AgCl是内参比电极 电位的绝对值是无法测定的 跟高度一样 必须有一个参照物 所以要有两个电极构成回路才能测定电位差 内参比和外参比名字由来就是因为分别处在玻璃球的内部和外部 pH计的膜电位就是玻璃球造成的膜电位 本身饱和甘汞电极和银电极的电位是一定的 那么如果没有玻璃球 单独把两个电极放到溶液中测得的电位差也相应是定值 而玻璃球与氢离子是能发
