1、.,PH計(jì)的原理及注意事項(xiàng),主講:卞在雄,.,內(nèi)容導(dǎo)覽,.,PH計(jì)概念,什么是PH計(jì),pH計(jì)，又稱酸度計(jì)，是用來測(cè)定溶液pH的一種儀器。酸度計(jì)是利用溶液的電化學(xué)性質(zhì)測(cè)量氫離子濃度，用來確定溶液酸堿度的一種傳感器。PH計(jì)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科研、環(huán)保等領(lǐng)域 。,.,PH計(jì)的種類,PH計(jì)的種類有哪些？,主要有臺(tái)式酸度計(jì)（工業(yè)在線酸度計(jì)PH計(jì)）、便攜式PH計(jì)、筆式酸度計(jì)三大類別。,.,PH值,PH值是怎么定義的？,pH值被定義為氫離子濃度的對(duì)數(shù)的負(fù)值。通常pH值的范圍是為014。25中性水的pH值為7，pH值小于7的溶液為酸性，pH值大于7為堿性。,.,PH計(jì)工作原理,PH計(jì)的工作原理是怎樣的？,

2、酸度計(jì)是利用化學(xué)上的原電池的原理工作的。原電池的兩個(gè)電極間的電動(dòng)勢(shì)不僅與電極的自身屬性有關(guān)，還與溶液里的氫離子的濃度有關(guān)，因此電動(dòng)勢(shì)和氫離子的濃度有一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系。 離子活度是指電解質(zhì)溶液中參與電化學(xué)反應(yīng)的離子的有效濃度。離子活度（）和濃度（c）之間存在定量的關(guān)系，其表達(dá)式為：=c式中：為離子的活度；為離子的活度系數(shù)；c為離子的濃度。通常小于1，在溶液無限稀時(shí)離子間相互作用趨于零，此時(shí)活度系數(shù)趨于1，活度等于溶液的實(shí)際濃度。一般在水溶液中H離子的濃度非常小，所以H離子的活度基本和其濃度相等。根據(jù)能斯特方程，離子活度與電極電位成正比，因此可對(duì)溶液建立起電極電位與活度的關(guān)系曲線，此時(shí)測(cè)定了電位，即可

3、確定離子活度，所以實(shí)際上我們是通過測(cè)量電位來計(jì)算H離子的濃度的。,.,PH計(jì)工作原理,能斯特方程：公式中：E電位 ; E0電極的標(biāo)準(zhǔn)電壓; R氣體常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和） T開氏絕對(duì)溫度（例：20相當(dāng)于（273.15+20）293.15開爾文） F法拉弟常數(shù)（96493庫(kù)化/當(dāng)量） n被測(cè)離子的化合價(jià)（銀=1，氫=1） ln（aMe）離子活度aMe的對(duì)數(shù) 在水溶液中氫核基本不以自由態(tài)存在，實(shí)際的情況是：H2O+ H2O=H3O+ + OH，自由態(tài)的H離子基本可以忽略，水溶液中H3O+（水合氫離子）的濃度基本上和H離子濃度相等，所以，上式通常簡(jiǎn)化為：H2O=H+ + OH 在25的純水

4、中，僅有微量的水發(fā)生電離，進(jìn)過測(cè)量此時(shí)的H離子和OH離子的濃度為107mol/l，水的離子積KW為：KW=KH2O KW = H3O+* OH=107*107=1014mol/l(25) 在同一溫度下，水的離子積為一常數(shù)，比如在25是，水的離子計(jì)總為1014mol/l，比如：如果這是H+的濃度為103mol/l，那么OH的濃度就是1011mol/l。當(dāng)溶液中的H+離子濃度大于 OH離子濃度時(shí)，我們稱其為酸性溶液，當(dāng)H+離子濃度小于 OH離子濃度時(shí)我們稱其堿性溶液。實(shí)際使用中，離子濃度很小，為了避免使用中的不便，1909年生物學(xué)家澤倫森年建議將此不便使用的數(shù)值用對(duì)數(shù)代替，并定義為“pH值”。數(shù)學(xué)

5、上定義pH值為氫離子濃度的常用對(duì)數(shù)負(fù)值。因此，PH值以H離子濃度以10為底的負(fù)對(duì)數(shù)值。,.,PH計(jì)的組成,PH計(jì)由三個(gè)部件構(gòu)成，簡(jiǎn)單的說就是電極和電計(jì)組成的。,參比電極的基本功能是維持一個(gè)恒定的電位，作為測(cè)量各種偏離電位的對(duì)照。銀-氧化銀電極是目前pH中最常用的參比電極。,玻璃電極的功能是建立一個(gè)對(duì)所測(cè)量溶液的氫離子活度發(fā)生變化作出反應(yīng)的電位差。把對(duì)pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中，就組成一個(gè)原電池，該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。E電池E參比+E玻璃，如果溫度恒定，這個(gè)電池的電位隨待測(cè)溶液的pH變化而變化，而測(cè)量pH計(jì)中的電池產(chǎn)生的電位是困難的，因其電動(dòng)勢(shì)非常小，且電路的

6、阻抗又非常大1100M；因此，必須把信號(hào)放大，使其足以推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)毫伏表或毫安表。,電流計(jì)的功能就是將原電池的電位放大若干倍，放大了的信號(hào)通過電表顯示出，電表指針偏轉(zhuǎn)的程度表示其推動(dòng)的信號(hào)的強(qiáng)度，為了使用上的需要，pH電流表的表盤刻有相應(yīng)的pH數(shù)值；而數(shù)字式pH計(jì)則直接以數(shù)字顯出pH值。,1）一個(gè)參比電極； 2）一個(gè)玻璃電極； 3）一個(gè)電流計(jì)。,.,電極,A、參比電極： 對(duì)溶液中氫離子活度無響應(yīng)，具有已知和恒定的電極電位的電極稱為參比電極。參比電極有硫酸亞汞電極、甘汞電極和銀/氯化銀電極等幾種。最常用的是甘汞電極和銀/氯化銀電極。,B、玻璃電極：由玻璃支桿、玻璃膜、內(nèi)參比溶液、內(nèi)參比電極、電極帽、

7、電線等組成。玻璃支桿；玻璃膜：由特殊成份組成的對(duì)氫離子敏感的玻璃膜組成。玻璃膜一般呈球泡狀；球泡內(nèi)充入內(nèi)參比溶液（中性磷酸鹽和氯化鉀的混合溶液）；插入內(nèi)參比電極（一般用銀/氯化銀電極），用電極帽封接引出電線，裝上插口，就成為一支pH指示電極。市場(chǎng)銷售的最常用的指示電極是231玻璃pH電極。,C、復(fù)合電極：(我們用的E-201-C) 外殼為塑料的就稱為塑殼pH復(fù)合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃pH復(fù)合電極。pH復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)主要由電極球泡、玻璃支持桿、內(nèi)參比電極、內(nèi)參比溶液、外殼、外參比電極、外參比溶液、液接界、電極帽、電極導(dǎo)線、插口等組成。,.,復(fù)合電極的組成,電極球泡：它是由具有氫功能的鋰玻璃

8、熔融吹制而成，呈球形，膜厚在0.10.2mm左右，電阻值250兆歐25。 玻璃支持管：是支持電極球泡的玻璃管體,由電絕緣性優(yōu)良的鉛玻璃制成，其膨脹系數(shù)應(yīng)與電極球泡玻璃一致。 內(nèi)參比電極：為銀/氯化銀電極，主要作用是引出電極電位，要求其電位穩(wěn)定，溫度系數(shù)小。 內(nèi)參比溶液：零電位為7pH的內(nèi)參比溶液，是中性磷酸鹽和氯化鉀的混合溶液，玻璃電極與參比電極構(gòu)成電池建立零電位的pH值，主要取決于內(nèi)參比溶液的pH值及氯離子濃度。 電極塑殼：電極塑殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外參比溶液的殼體，由聚碳酸酯塑壓成型。 外參比電極：為銀/氯化銀電極，作用是提供與保持一個(gè)固定的參比電勢(shì)，要求電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，溫度

9、系數(shù)小。 外參比溶液：為3.3mol/L的氯化鉀凝膠電解質(zhì)，不易流失，無需添加。 砂芯液接界：液接界是構(gòu)通外參比溶液和被測(cè)溶液的連接部件，要求滲透量穩(wěn)定。 電極導(dǎo)線：為低噪音金屬屏蔽線，內(nèi)芯與內(nèi)參比電極連接，屏蔽層與外參比電極連接。,.,PH緩沖溶液的配置,pH4：鄰苯二甲酸氫鉀溶液；4.003pH; pH7：磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉混合鹽溶液；6.864 pH; pH9：硼砂溶液；9.182 pH,pH4：精密稱取在1155干燥23小時(shí)的鄰苯二甲酸氫鉀KHC8H4O410.12g，加水使溶解并稀釋至1000ml。,pH7：精密稱取在1155干燥23小時(shí)的無水磷酸氫二鈉4.303g與磷酸二氫鉀1

10、.179g，加水使溶解并稀釋至1000ml。另補(bǔ)充：磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖液(pH6.8) 精密稱取在1155干燥23小時(shí)的無水磷酸氫二鈉3.533g與磷酸二氫鉀3.387g，加水使溶解并稀釋至1000ml。,pH9：精密稱取硼砂Na2B4O710H2O3.80g(注意：避免風(fēng)化)，加水使溶解并稀釋至1000ml，置聚乙烯塑料瓶中，密塞，避免與空氣中二氧化碳接觸。,注:加水都是用的去離子水,何如配置PH緩沖溶液？,步驟:,.,PH計(jì)的校正,PH計(jì)校正步驟/方法有哪些?,對(duì)于測(cè)量精度在0.1pH以下的樣品，可以采用一點(diǎn)校準(zhǔn)方法調(diào)整儀器，一般選用pH6.86或pH7.00標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。有些儀器本身精度只0.

11、2pH或0.1pH，因此儀器只設(shè)有一個(gè)“定位”調(diào)節(jié)旋鈕。具體操作步驟如下：測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)緩沖液溫度，查表確定該溫度下的pHs值，將溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)節(jié)到該溫度下 用純水沖洗電極并甩干 將電極浸入緩沖溶液晃動(dòng)后靜止放置，待讀數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器顯示該標(biāo)準(zhǔn)溶液的pHs值。 取出電極沖洗并甩干 測(cè)量樣品溫度，并將pH計(jì)溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)節(jié)至該溫度值 將電極浸入樣品溶液，晃動(dòng)后靜止放置，顯示穩(wěn)定后讀數(shù)。,其他校準(zhǔn)方法： 取下保護(hù)套；先用蒸餾水清洗PH計(jì)的電極，并用濾紙將附在電極上的水分吸干；接通位于電池倉(cāng)上的開關(guān)；將PH計(jì)電極插入被測(cè)液體，直到液體浸到略低于“浸沒線”，條件允許，可使溶液浸到略高于“浸沒線”

12、的位置；輕輕地?cái)嚢枞芤捍龜?shù)值穩(wěn)定后，讀取顯示值；使用完畢，清洗電極，關(guān)掉開關(guān)，套上保護(hù)套.,.,PHS-2F數(shù)字式酸度計(jì),一、校準(zhǔn)及使用方法,接通電源開關(guān)，置選擇旋鈕與“PH”檔，使儀器預(yù)熱10分鐘?，F(xiàn)在使用儀器兩點(diǎn)標(biāo)定法進(jìn)行標(biāo)定， (PH=6.86， PH=4,或 PH=9.18)步驟如下： 1.旋轉(zhuǎn)“溫度”調(diào)節(jié)器，使儀器的指示值為25，將“斜率”調(diào)到最大（調(diào)節(jié)器順時(shí)針到底） 2.把電極插入已知PH=6.86的緩沖溶液，調(diào)節(jié) “定位”調(diào)接器,使溶液指示值為該緩沖溶液所在溫度相應(yīng)的PH值PH=6.86（2-3個(gè)月就會(huì)有變質(zhì)沉淀） 3.用蒸餾水清洗電極,并用濾紙吸干,把電極插入另一只已知PH緩沖

13、溶液PH=9.18并搖動(dòng)使溶液均勻. 旋轉(zhuǎn)“斜率”調(diào)節(jié)器,使儀器的指示值為溶液所在溫度相應(yīng)的PH值PH=9.18 4.測(cè)量水樣的PH值時(shí)，先測(cè)量水樣的溫度，把“儀器指示的溫度”調(diào)到與水樣溫度一致，用待測(cè)水樣沖洗電極，把電極插入待測(cè)水樣中，緩慢攪動(dòng)使溶液均勻后讀出該水樣的PH值。(用復(fù)合電極，攪晃動(dòng)幾下，因?yàn)榍蚺莺退軞ぶg會(huì)有一個(gè)小小的空腔，電極浸入溶液后有時(shí)空腔中的氣體來不及排除會(huì)產(chǎn)生氣泡，使球泡或液接界與溶液接觸不良，因此必須用力攪拌晃動(dòng)以排除氣泡。電極上面的小橡皮塞拔下，以維持管內(nèi)足夠的液位壓差 ） 5.如遇到下列情況之一，PH檢測(cè)儀器則需要重新標(biāo)定： 電極在空氣中暴露過久，如半小時(shí)以上時(shí)

14、. 定位或斜率調(diào)節(jié)器被誤動(dòng)； 測(cè)量過酸（pH2）或過堿（pH12）的溶液后； 換過電極后；,.,1.電極在測(cè)量前必須用已知pH值的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行定位校準(zhǔn)，為取得更正確的結(jié)果，已知pH值要可靠，而且其pH值愈接近被測(cè)值愈好。 2.取下帽后要注意，在塑料保護(hù)柵內(nèi)的敏感玻璃泡不與硬物接觸，任何破損和擦毛都會(huì)使電極失效。 3.測(cè)量完畢，不用時(shí)應(yīng)將電極保護(hù)帽套上，帽內(nèi)應(yīng)放少量補(bǔ)充液，以保持電極球泡的濕潤(rùn)。 4.復(fù)合電極的外參比補(bǔ)充液為3M氯化鉀溶液（附件有：內(nèi)裝3M氯化鉀小瓶一只，只需加入60ml蒸餾水搖勻，此溶液即為外參比補(bǔ)充液），補(bǔ)充液可以從上端小孔加入。 5.電極的引出端，必須保持清潔和干燥，絕

15、對(duì)防止輸出兩端短路，否則將導(dǎo)至測(cè)量結(jié)果失準(zhǔn)或失效。 6.電極避免長(zhǎng)期浸在蒸餾水中或蛋白質(zhì)和酸性氟化物溶液中，并防止有機(jī)硅油脂接觸。 7.電極經(jīng)長(zhǎng)期使用后，如發(fā)現(xiàn)梯度略有降低，則可把電極下端浸泡在內(nèi)4%HF（氫氟酸）中3-5秒鐘，用蒸餾水洗凈，然后在氯化氫（HCl=0.1mol/L）溶液中浸泡24小時(shí)左右，使之復(fù)新。 8.被測(cè)溶液中如含有易污染敏感球泡或堵塞液接界的物質(zhì)，而使電極鈍化，其現(xiàn)象是敏感梯度降低，或讀數(shù)不準(zhǔn)。如此，則應(yīng)根據(jù)污染物質(zhì)的性質(zhì)，以適當(dāng)溶液清洗，使之復(fù)新。,二、保養(yǎng)及注意事項(xiàng),PHS-2F數(shù)字式酸度計(jì),.,注意事項(xiàng),9、電極為什么需要浸泡？ pH電極使用前必須浸泡，因?yàn)閜H球泡

16、是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝膠層，它只有在充分濕潤(rùn)的條件下才能與溶液中的H+離子有良好的響應(yīng)。同時(shí)，玻璃電極經(jīng)過浸泡，可以使不對(duì)稱電勢(shì)大大下降并趨向穩(wěn)定。pH玻璃電極一般可以用蒸餾水（不能長(zhǎng)期浸泡）或pH4緩沖溶液浸泡。通常使用pH4緩沖液（4.00一包緩沖液稀至250ML純水，再加56mgKCL，加熱使溶解）更好一些，浸泡時(shí)間8小時(shí)至24小時(shí)或更長(zhǎng)，根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。 10、避免接觸強(qiáng)酸強(qiáng)堿或腐蝕性溶液，如果測(cè)試此類溶液，應(yīng)盡量減少浸入時(shí)間，用后仔細(xì)清洗干凈。 11、盡量避免在無水乙醇、重鉻酸鉀、濃硫酸等脫水性介質(zhì)中使用，它們會(huì)損壞球泡表面的水合凝膠

17、層。 12、不能長(zhǎng)期浸泡中性或堿性緩沖溶液中，會(huì)使PH玻璃摸響應(yīng)遲鈍。 13、修復(fù)，可用細(xì)毛刷、棉花球、牙簽等,.,便攜式PH計(jì),首先按EXIT鍵,在讀書模式下，按Setup鍵，屏幕上將顯示Setup圖標(biāo)和序號(hào)1（閃爍），選用5針連接頭，按向下箭頭鍵直至設(shè)置序號(hào) 變?yōu)?。按ENTER鍵改變緩沖溶液值，這樣就可以在PH6.86和 7.00項(xiàng)目間轉(zhuǎn)換，選定后按EXIT返回讀數(shù)模式。,1.再按CAL鍵，再顯示器的上方會(huì)顯示CAL和閃爍（？）同時(shí)出 現(xiàn)Standard和1，把探頭放入緩沖溶液中PH4.00。 2.當(dāng)讀數(shù)穩(wěn)定后，標(biāo)準(zhǔn)溶液的序號(hào)將變成2。將探頭從第一種緩沖溶液中拿出，用蒸餾水清洗后放入第二種緩沖溶液中PH6.86或7.00 。 3.重復(fù)第2和3步進(jìn)行第三種緩沖溶液的校準(zhǔn)，按ENTE溫度和PH值穩(wěn)定后，屏幕上會(huì)出現(xiàn)斜率值、S