pH计的使用及溶液pH的测定.pdf

pH 计的使用及溶液 pH 值的测定 一．实验目的 1.熟悉 pH 计构造及工作原理。 2.掌握 pH 计校准及测定 pH 值的方法。 二．实验原理 1.pH 计： pH 计测 pH 值的方法是电位测定法。把对 pH 敏感的玻璃电极和电位稳定的参比电极 放在同一溶液中组成一个原电池，该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和： E 电池 ＝E 参比 +E 玻璃 如果温度恒定，这个电池的电位随待测溶液的 pH 变化而变化。 2.pH 复合电极： 实验使用的是把 pH 玻璃电极和参比电极组合在一起的 pH 复合电极， 主要由内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液和液接 界等部分组成。 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。 内参比溶液：零电位为 7pH 的内参比溶液，是中性磷酸盐和饱和氯化 钾的混合溶液， 玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的 pH 值，主要取 决于内参比溶液的 pH 值及氯离子浓度。 ? 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。 外参比溶液：氯化钾溶液或 KCl 凝胶电解质。 电流计：其功能是在电阻极大（ 1-100M Ω）的电路中测量出微小的电 位差（非常小） ，将其放大通过电表显示出来。为了使用上的需要，将电位差转换为 pH 读 数。 玻璃电极：其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。 玻璃膜的组成不同可制成对不同阳离子响应的玻璃电极。 H+ 响应的玻璃膜电极：敏感膜是在 SiO2 基质中加入 Na2O、Li 2O 和 CaO 烧结而成的特 + + 殊玻璃膜。水浸泡膜时，表面的 Na 与水中的 H 交换，表面形成水合硅胶层。玻璃电极使 用前，需要在水溶液中浸泡 24 小时。水合凝胶层只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的 H+ 离子有良好的响应；同时，玻璃电极经过浸泡，可以使不对称电势 / 电位大大下降并趋向 稳定。 玻璃电极在水溶液中浸泡后， 形成一个三层结构， 即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶 层。 玻璃膜示意图： + ’ ’ （a 、a ：外部试液、电极内参比溶液的 H 活度； a 、a ：玻璃膜外、内水合硅硅胶层 1 2 1 2 + 表面 H 活度； k 、k ：指由玻璃膜外内表面性质决定的常数。 ） 1 2 3.玻璃电极膜电位的表达： ’ ’ 由 Nernst 方程可得， E 外 = k2 + 0.059 lg(a 1/a 1) ，E 内 =k 1+ 0.059 lg(a 2/a 2) 由于玻璃膜内、外表面的性质基本相同，则 ’ ’ k =k ，a =a 1 2 1 2 E 膜 =E 外 -E 内 = 0.059 lg(a /a ) 1 2 + 由于内参比溶液中的 H 活度 (a2)是固定的