酸度计(ph计)的原理.doc

酸度计(ph计)的原理pH值的测量方法主要有两种: 比色法和电测法。测量范围0～14pH。比色法是通过pH试纸颜色的变化测量溶液的pH值，是采用有些指示剂在不同的酸碱度下能呈现能变化或变化为不同颜色这一种特性来测量溶液酸碱度的一种方法。此方法方便、快捷，但比色法受因溶液本身颜色或含蛋白质等干扰而限制采用，这种方法只适用于分辨力大于0. 5pH值的测量，而对于分辨力小于0. 5pH的测量，我们均采用电计测法即用酸度计进行。我这单主要介绍这种测量方法。 酸度计(以下简称pH计)是根据pH实用定义采用氢离了选择性电极测量水溶液pH值的一种广泛使用的化学分析仪器，是用其电势法测量pH。其原理是: 当一个氢离了可逆的指示电极和一个参比电极同时浸入在某一溶液中组成原电池(参比电极电位原则是不变的，并应己知)，在一定的温度下产生一个电动势，这个电动势与溶液的氢离了活度有关，而与其他离了的存在关系很小(如图1所示)。25℃下液相中氢离了活度为lmol/ kg，气相氢气压为1. 01325× (1个大气压)，这时的氢电极称为标准氢电极，它的电极电势为零。任何电极的电势都可以依据这个标准氢电极来度量。将待测电极与标准氢电极连接，温度控制在25℃,所测的电池电动势称为标准电极电势。因此，待测溶液pH的变化可以直接表示为它所构成的电池电动势的变化: ? 式中: R为摩尔气体常数(8. 3143J/ mol·k) ;? F为法拉第常数(96487. 0c/ mol ) ;? T为绝温度( 273. 15 ℃+ t) ;?? Eo为标准电极电位，V。 由上式可知，测得电池电动势后，可以计算出溶液的pH值。pH值的数值跟产生的电动势电压(一般在±500m V以内)有很大的关系。目前广泛使用的pH计就是根据这一原理而设计的。 酸度计(ph计)常用电极的介绍从图1可见酸度计主要是通过电极和溶液产生微电压，所以使用于什么电极对酸度值的大小很关键。我们常用的测量酸度计的电极主要有如下儿种: (1) 氢电极: 氢电极的原理与金属电极颇为相似。但氢是气体，不能直接用作电极，而需要一个镀有铂黑的铂电极吸附氢气起金属电极的作用。它的主要优点的准确，可用于测量较广泛的pH范围。但这种电极在氧化还原过程中，生成其他的氧化或还原物质时，会引起测量误差，操作也不方便，所以这种电极一般只作标准电极，实际测量中很少使用。 (2) 醌一氢醒电极: 它是惰性的金属铂或金浸入醌氢醌饱和溶液中而组成的，是利用醌一氢醌对在惰性电极上建立的电位平衡。醌一氢醒电极的优点是电位稳定快、内阻低。但如果 pH超过8，呈弱酸的氢醌开始离解或者被氧化成醌，破化了电位平衡。另外，其它能与醌结合的物质都会影响pH测定，如蛋白质、硼酸盐、胶体悬浮液等。 (3) 锑电极: 它是金属氧化物电极中的一种。锑电极的电极就发生在金属锑和氧化物之间(锑与空气接触的表面所产生)，由于此氧化物的活度与溶液中的OHˉ离了活度有关，所以锑电极的电位直接与溶液的pH值有关。 锑电极的电极反应可以简单地表示为: 锑电极的优点是操作简单，坚固耐用。但这种电极的“标准”电位不稳定，还有其它金属氧化物电极也可作pH测量。例如: 秘( Bi)电极，原理和结构与锑电极相似。 (4) 日一汞电极: 通常用的是饱和甘汞电极，它由金属汞、Hg2CI2和饱和KC1溶液组成。不会产生极化现象、电极的稳定性。它的电极反应是: Hg2CI2+2e= 2 Hg+ 2 C1ˉ (5) 玻璃电极: 玻璃pH电极是目前pH测量的最主要方法之一。当它浸入被测溶液内，被测溶液的氢离了与电极球泡表面水化层进行离了交换，球泡内层也同样产生电极电势。由于内层氢离了不变，而外层氢离了在变化，因此内外层电势差也在变化，它的大小决定于膜外层溶液的氢离了浓度。这种测试方法简单，结果精确，受十扰因素较少。 ?(6) 复合电极: 目前多数使用一种叫复合电极，即将玻璃电极与参比电极结合成单一探头的电极，具有玻璃电极和参比电极的组合功能，使得测量更加方便、准确、可靠。 酸度计(ph计)仪器的维护仪器除正确使用外更加需要了解仪器的维护和测量时注意事项。以下是其维护注意事项: ?(1) 仪器的输入端(即电极插日)必须保持清洁，不用时将接续器插入，以防灰尘侵入，在环境温度较高时，应把电极用净布擦干。??? (2) 玻璃电极球泡的玻璃很薄，因此易使它与烧杯等硬物相碰。防止球泡破碎，一般安装时，甘汞电极头部应高出球泡头部，以便在摇动时球泡不会碰到烧杯底。 (3) 使用玻璃电极和甘汞电极时，必须注意内电极与泡之间及内电极和陶瓷芯之间是否有气泡停留，如果有，则必须除掉。 (4) 玻璃电极球泡勿接触污物，如发现沾污可用医用棉花轻擦球泡部分或用盐酸清洗之。 (5) 在按下读数开关时，如果发现指针严重