pH(酸度）计量

null　　　pH(酸度）计量　　　pH(酸度）计量一、pH测量方法及基本原理 pH测量实际是一个自发原电池的平衡电动势。两个电极在电解质溶液中就构成原电池，两个电极插在电解质溶液中，它可以自发地把化学能转化电能。阳极和阴极的定义对电解池也同样适用，对外电路而言，阳极是负极，阴极是正极，而在电解池中则相反。 pH测量的就是两个电极间的电位差。把pH定义为氢离子浓度的负对数是不确切的，现代热力学理论证明自发电池的电动势不是与浓度而是与离子活度有严格的定量关系，所以pH应定义为氢离子活度的负对数。离子活度是指溶液中的自由离子的观浓度，即在溶液的化学反应中起实际作用的有效离子浓度。null　　： 　　 pH＝-logH+ pH是溶液的酸度标度。一般在25ºC时，若溶液pH＝7，呈中性； pH<7,　呈酸性； pH＞7呈碱性， pH为无量纲的量。 二、酸度计基本结构 酸度计一般由两部分组成：部分－电极对部分，又称敏感元件部分；指示部分－电动势测量部分，又称电计部分或电子元件部分。 pH测量实际上是将指示电极和参比电极的电极电势之差，即两极与被测溶液组成电池的电动势反映到电计上。 （一）电极部分 指示电极的种类:氢电极、氢锟电极、锑电极、玻璃电极（最常用电极） null 1、玻璃电极的性能： （1）氢功能：将玻璃电极放入电解质溶液中，在一定的pH范围内，其电势值与溶液的pH成直线关系，也就说它具有氢电极的功能，理想的玻璃电极，其转换系数K应服从能斯特公式： 式中R为气体常数，F为法拉弟常数，T为热力学温度。 目前，玻璃电极的转换系数K可以达到理论值的（98.5－99.5）%一般来说，实际的电极转换系数K值总是低于理论值，而且它会随着电极的长期使用而下降，它的下降就会造成较大的误差。 null（2）不对称电势：它产生于玻璃电极的敏感膜部分，一般认为是由于内、外表面状态不完全一致所引起的，它与时间、温度、玻璃组成、敏感膜的厚度等因素有关，不对称电势可以用已知的标准缓冲液来校准pH计，消除其影响。　 （3）玻璃电极的内阻：玻璃电极的内阻较高，通常为100－1000M左右，温度对内阻影响很大，若要消除阻抗随温度波动所引起的误差，就要求定标液和待测溶液温度相同。 （4）零电势或等电势 测量pH时电池电动势为零的溶液pH,称为玻璃电极的零电势pH,也叫等电势pH。null（5）绝缘电阻 由于玻璃电极的内阻较高，因此要求电极引出线有较高的绝缘电阻和说好了的屏蔽，否则将产生产生漏电而造成测量误差。一般要求电极引出线屏蔽线之间的绝缘电阻为电极内阻的1000倍以上 （6）玻璃电极的酸误和碱误 2、使用玻璃电极时的注意事项 （1）使用前应在蒸馏水或1×10－4稀盐酸溶液中充分浸泡24小时以上。 （2）应仔细检查电极球泡部分有无裂纹、微孔和毛刺。 （3）球泡之中有无气泡和浑浊现象。 null（4）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。 （5）不能用于强酸强碱或其他腐蚀性溶液中。 （6）严禁在脱水性介质如无水乙醇、浓硫酸等中使用。 （7）在清冼电极后，不要用滤纸擦玻璃膜，而应用滤纸吸干。 3、参比电极 参比电极有：银－氯化银电极、甘汞电极以及其它各种形式的全固态参比电极。 4、参比电极的基本要求：参比电极是测量电位的参考点，敏感电极的电位随被测溶液的pH值的变化而变化，而参比电极的电位则必须保持衡定，因此要求： （1）有电流通过时极化电势不能太大，电位的稳定性和重现性好。 null（2）参比电极内，参比液的离子浓度应恒定，这样电极的电极电位才能恒定。 （3）电极温度滞后及电位的温度系数要尽可能小，同时适应的温度范围要宽。 （4）由机械扰动产生的电位波动小。 （5）自备盐桥，使用方便。 （二）电子单元部分 电子单元又称电计，它用来测量电极所输入的电动势，因为测量时了采用内阻极高的玻璃电极，所以仪器要有极高的输入阻抗。pH测量电池产生的电动势信号需要用直流电位差计来测量，这种仪表就是pH计。实际上pH计就是一种具有高输入阻抗，低输入电流的直流毫伏计。 null1、 pH计的电计部分的特点和基本要求 （1）仪器的稳定性：测量部分的放大器是直流放大嚣，这需要放大器具有低的漂移，仪器的准确度要求超高，其漂移应越小。即仪器必须有较好的稳定性。 （2）仪器的输入阻抗：为防止电池发生极化，电计的电子单元部分必须具有很高的输入阻抗，以保证基本上没有电流流经电池，而引起显著的电压降，减小pH测量误差。 （3）仪器的低输入电流：输入电流是由输入端电子元件的漏电引起的，输入电流对pH测量的影响是它流经玻璃电极时产生一个电势降，而造成测量误差。 （4）仪器的分辨力及准确度null （5）仪器的调节功能 酸度计一般有如下几个调节器： A、定位调节器：能够调节到常用的pH值，要求调节范围宽而稳定。它的作用在于调节玻璃电极的不对称电势，内参比和外参比电极电势以及液接界电势等影响。 B、斜率调节器：温度补偿器是按理论的电极斜率的。但实际上玻璃电极的斜率往往低于理论值，长期使用后斜率也可能下降。该调节器可用来调整电极系数，补偿玻璃电极的斜率与理论值的偏离。 C、温度补偿调节器：溶液的pH值与电池电动势的关系受温度影响。温度补偿器是补偿玻璃电极的斜率随温度的变化。在不同的温度下， pH值改变所引起的电势变化是不同的。为了适应不同温度下的pH测量，null仪器设置了自动或手动温度补偿器。一般温度补偿范围为（0－100）ºC，实验室用的一般为（0－60）ºC。手动是给仪器设值，而自动是将测量温度和参比温度进行比较，然后补偿至参比温度。要注意补偿只能补偿由于电极转换系数随温度的变化，其他电极电势的变化和缓冲溶液及被测溶液的pH随温度的变化无法补偿。所以，要做精密的测量，一定要注意被测溶液和标准溶液的温度尽量一致。 缓冲溶液是一种能使pH保持稳定的溶液。如果向这种溶液中加入少量酸和碱，或者在溶液的化学反应中生成少量酸或碱，或将这种溶液适当稀释，它的pH值基本上稳定不变。 D、等电势调节器：一般用于较精密的酸度计，通常用于离子计上。 null三、酸度计的主要技术特性及其检定null四、酸度标准物质 标准物质分两级，分别是一级标准物质和二级标准物质，一级标物用于0.001级酸度计的检定，其它级别的酸度计可用二级标准物质检定。配制标准溶液时必须使用二次蒸馏水或去离子水，电导率为2×10-6S·cm-1，如果0.1级酸度计，则可以使用普通蒸馏水。配好后的标准溶液一般可保存2至3个月，如发现浑浊、发霉或沉淀等现象时就不能再继续使用。 常用的酸度标准物质： 0.05mol/kg邻苯二甲酸氢钾 0.025mol/kg混合磷酸盐 0.01mol/kg硼砂 null五、酸度计检定设备 1、酸度计检定仪或直流电位差计等标准直流电流信号源，其准确度应高于被检电计测量准确度的（3－5）倍。0.001级的仪器应使用0.0006级的检定仪，其它级别的仪器可使用0.003级的检定仪 2、根据酸度计的特点，在检定过程中，应使用高绝缘输出接头、屏蔽导线等。 3、温度计，范围（0－60）ºC，测温误差不大于0.1 ºC。 4、250mL容量瓶，用于稀释标准物质。 5、检定0.1级及0.1级以下的仪器，取高阻器R阻值为300MΩ，检定0.1级以上的仪器取R值为1000MΩ。