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pH计的工作原理
实验室常用计量仪器的使用与维护:
酸度计的工作原理和结构
酸度计(pHMeter)
酸度计是实验室中用来测定溶液的浓度/酸碱度的仪器。许多化学反应
和实验条件都受溶液酸碱特性的影响,对酸碱条件要求不高的实验,溶液的酸碱
度可以用pH试纸来测量,但对酸碱条件要求高、pH值对测定结果有影响的实验,
需要用酸度计来测量。现代酸度计具有:结构简单,操作方便,测量准确和自动
化程度高的优点。
1酸度计的工作原理和结构pH值的定义:
酸度计属于电化学分析仪器,基于电位分析法的原理测量氢离子浓度。
电位分析法是根据测量化学原电池的电极电位E,用能斯特方程求得溶液中待测
离子的浓度。所谓化学原电池是一种借助氧化还原反应将化学能转变为电能的装
置,由正负两个电极组成,中间由KCl盐桥沟通电路,当用导线将原电池的两级
连接起来时,便产生电流,我们通过测量两电极之间的电极电位,代入能斯特
方程式,即可求得溶液中离子浓度:
式中:E为电极电位,ax为离子浓度酸度计的结构是由电极和电计两部分组
成。电极部分是基于化学原电池的原理设计而成,由测定电极和参比电极组成,
见图2。
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pH计的工作原理
其中测量电极能对被测离子有响应,电极电位随离子浓度而变化,而参比电
极对任何离子无响应,电极电位对离子浓度变化保持不变。酸度计用的测量电极
(指示电极)为玻璃膜氢离子选择电极,对变化敏感,专门检测溶液中浓
度的变化,内有金属内参比电极(Ag-AgCl)和内参比液;参比电极(外参比电极),
与被测离子浓度无关,提供不变的参考电位的电极,由甘汞电极由Hg2Cl2-Hg2
和外参比液饱和KCl溶液组成,其中KCl溶液测量时要保证渗出,使盐桥畅通。
现在实验室常用的电极为复合电极,使用方便。
由于测得的玻璃电极电位与溶液的pH成正比关系,我们可以通过下列数学
关系式求出pH值:
通过上式我们可以看出,用酸度计进行测量必须先用标准pH校准液对仪器进行
校准,之后再进行溶液的酸度测量。
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