pH计(酸度计)的使用

  csxfjsw123 ·  2007-08-31 11:45  ·  62070 次点击
pH计又称酸度计,是一种电化学测量仪器,除主要用于测量水溶液的酸度(即pH值)外,还可用于测量多种电极的电极电势。原理上主要是利用两支电极(指示电极与参比电极)在不同pH值溶液中能产生不同的电动势(毫伏信号),经过一组转转器转变为电流,在微安计上以pH刻度值读出。?
其中指示电极的电极电势要随被测溶液的pH值而变化,通常使用的是玻璃电极,而参比电极则要求与被测溶液的pH值无关,通常使用甘汞电极。饱和KCl溶液的甘汞电极的电极电势为0.2415V。?
**1.pH-25型酸度计?**
(1)仪器介绍pH-25型酸度计面板参见实验室中的仪器图,其中零点调节器2在测溶液pH值时调节指示电表1的指针指在刻度pH=7.0位置;读数开关4在测量时作为接通电极的开关,按下时,旋转少许可停住(不需用手指继续按着),只是在调节零点时应将它放开后才能进行;定位调节器3是在按下读数开关时,调节它以补偿玻璃电极的不对称电势;量程选择开关6是用来选择所要测量的量程,把它旋转指在“7~0”位置时读指示电表上“7~0”的读数,如果把它旋转至“7~14”位置时则应读指示电表上“7~14”的读数,而“0”位置表示指示电表短路,为防止仪器在运输或移动过程中指示电表指计摆动打弯而使仪器受损坏,所以仪器不测量时量程选择开关通常均应指在“0”位置,温度补偿器7用以补偿被测溶液的温度,通常指在室温。转动此旋钮不要过分用力,以防止固定螺丝位置松动,影响准确度,pH-mV开关5供选择仪器测定溶液pH值,还是测定电极电势(mV)。若测定pH值,则开关转到pH位置;若测定mV值,则转到mV位置。?
由于电极不对称电势的存在,用玻璃电极测定溶液的pH值时一般采用比较法测定,就是先测一已知pH值的标准缓冲溶液得到一读数,然后测未知溶液得到另一读数,这两读数之差就是两种溶液pH值之差。由于其中一个是已知的,另一个未知的就不难算出来。为了方便起见,仪器上的定位调节器3实际上就是用来抵消电极的不对称电势。当测量标准缓冲溶液时,利用这个定位调节器把指示电表指针调整到标准缓冲溶液的pH值上,这样就使以后测量未知溶液时,指示电表指针的读数就是未知溶液的pH值,省去了计算手续。通常把前面一步称为“校准”,后面一步称为“测量”。一台已经校准过的pH计,在一定时间内可以连续测量许多未知液,但如果玻璃电极的稳定性还没有完全建立,经常校准还是必要的。
(2)测量溶液pH值的具体步骤?
①准备仪器接通电源,预热5min,并将玻璃电极和甘汞电极接到仪器上,固定在电极夹中。
②校准?
?
g.放开读数开关,指示电表指针应回到pH=7.0处,如有变动,则应再调零点后重新校准;
h.将量程选择开关转到“0”位置,校准工作结束。?
③测量?
a.把两个电极清洗后浸入装有未知pH值溶液的小烧杯中;?
b.把量程选择开关转到被测溶液的pH范围,按下读数开关,指示电表指针所指的刻度即为被测溶液的pH值;c.记下pH值,放开读数开关,并将量程选择开关转到“0”处。?
**2.pHXB-302K型酸度计?**
(1)仪器介绍?
pHXB-302K型酸度计的测量部分与pH-25型酸度计完全相同,都是利用玻璃电极与甘汞电极在不同pH溶液中产生的毫伏信号,但转换器部分却采用了大规模集成电路,微安计采用液晶数字显示结果,外形小巧美观。pHXB-302K型酸度计内装9V电池,外可接220V电源,兼备了不间断电源的特性。它重现性好,抗干扰性强,操作简便,读数清晰可靠,其测量范围为0~14pH(或0~±1999mV),分辨率0.01pH(或1mV),准确度不大于±0.02pH或不大于(2±1)mV。?
pHXB-302K型酸度计面参见实验室中的仪器图,其中液晶显示屏1可显示温度数值和pH值(或mV值);电源开关4按下为接通电源;pH/mV选择开关3按下时显示为mV,弹出时显示为pH;温度补偿开关2按下可调节温度补偿,其数值在液晶显示屏上显示出,调好后再接此键使它弹出,才能进行pH(或mV)的测量;温度补偿旋钮[TEMP(℃)]6在测pH时,按下温度补偿开关2后,调节这个温度补偿旋钮使液晶显示屏显出的数字与补测溶液的温度一样;定位旋钮(CALIB)5的作用是消除电极的不对称电势对pH测量的影响。此外,电极插孔在酸度计右侧面,而接线柱在酸度计后面。?
(2)操作步骤?
①接通电源,如果使用交流电源,可直接将电源插头插入220V电源插座上。也可以只用pH计内藏的9V电池。?
②把准备好的玻璃电极和甘汞电极的引线插入pH计电极插孔中,并将两电极浸入用于定位的标准缓冲溶液中。?
③按下电源开关4,液晶显示屏显出数字,将pH/mV选择开关置于pH(即弹出)状态。?
④按下温度补偿开关2,调节温度补偿旋钮6,使液晶显示屏上显出的数字与用温度计测出的溶液温度数值相同,此时液晶显示屏上的数字前带有“-”号,然后再按动温度补偿开关使其弹出。?
⑤用定位旋钮5将液晶显示屏上显示的pH数值调节到标准缓冲溶液的给定pH值(注意,数字前面此时没有“-”号)。定位完毕,注意在以后测量未知溶液pH值时,不要再转动定位旋钮。?
⑥当被测的未知溶液与标准缓冲溶液的温度相同时,只要把两电极用去离于水冲洗一下,用碎滤纸片吸干电极上的水后,把两电极浸入被测的未知溶液中,便可由液晶显示屏上读出未知溶液的pH值。但当被测的未知溶液与标准缓冲溶液的温度不同时,需要重新进行温度补偿调节,然后再测量溶液的pH值。?
使用pHXB-302K型酸度计进行电极电势测量时,只需按下pH/mV选择开关,液晶显示屏显示出来的数字就是被测电极的电极电势(mV值)。?
**3.甘汞电极?**
甘汞电极是常用的参比电极。它是由汞(Hg)和甘汞(Hg2Cl2)的糊状物装入一定浓度的(KCl)溶液中构成的。汞上面插入铂丝,与外导线相连,KCl溶液盛在底部玻璃管内,管的下端开口用陶瓷塞塞住,通过塞内的毛细孔,在测量时允许有少量KCl溶液向外渗漏,但绝不允许被测溶液向管内渗漏,否则将影响电极读数的重现性,导致不准确的结果。为了避免出现这种结果,使用甘汞电极时最好把它上面的小橡皮塞拔下,以维持管内足够的液位压差,断绝被测溶液通过毛细孔渗入的可能性。在使用甘汞电极时还应注意,KCl溶液要浸没内部小玻璃管的下口,并且在弯管内不允许有气泡将溶液隔断。甘汞电极做成下管较细的弯管,有助于调节与玻璃电极间的距离,以便在直径较小的容器内也可以插入进行测量。甘汞电极在不用时,可用橡皮套将下端毛细孔套住或浸在KCl溶液中,但不要与玻璃电极同时浸在去离子水中保存。甘汞电极的电极电势只随电极内装的KCl溶液浓度(实质上是Cl-离子浓度)而改变,不随待测溶液的pH值不同而变化。通常所用的饱和KCl溶液的甘汞电极的电极电势为0.2415V,而用0.1mol·dm-3KCl溶液的甘汞电极,其电极电势为0.2810V。
4.玻璃电极?
玻璃电极的关键部分是连接在玻璃管下端的、用特制玻璃(其组成:SiO2,Na2O和CaO的质量分数分别为0.72,0.22和0.06)制成的半圆球形玻璃薄膜,膜厚50μm。在玻璃薄膜圆球内装有一定浓度的HCl溶液(常用0.1mol·dm-3HCI),并将覆盖有一薄层AgCl的银丝插入HCl溶液中,再用导线接出,即构成一个玻璃电极。?
当玻璃电极浸入待测pH值的溶液中时,玻璃薄膜内外两侧都因吸水膨润而分别形成两个极薄的水化凝胶层,中间则仍为干玻璃层。在进行pH测定时,玻璃膜外侧与待测pH溶液的相界面上要发生离子交换,有H离子进出;同样,玻璃膜内侧与膜内装的0.1mol·dm-3HCI溶液的相界面上也要发生离子交换,也有H离子进出。由于玻璃膜两侧溶液中H离子浓度的差异,以及玻璃膜水化凝胶层内离子扩散的影响,就逐渐在膜外侧和膜内侧两个相界面之间建立起一个相对稳定的电势差,称为膜电势。由于膜内侧HCl溶液中C(H)=0.1mol·dm-3,为定值,当玻璃膜内离子扩散情况稳定后,它对膜电势的影响也为定值,因此膜电势就只取决于膜外侧待测pH溶液中的H浓度(C(H))。在膜电势与AgCl-Ag电极的电势合并后,即得玻璃电极的电极电势:?
?φ玻璃电极?=φ0玻璃电极?(2.303RT/2F)×lg[C(H)]/C0]2??
玻璃电极在初次使用时,应先把下端的玻璃球浸泡在去离子水中数小时,甚至一昼夜,以稳定其不对称膜电势,不用时,最好也把玻璃球泡浸泡在去离子水中,以便下次使用时可以简化浸泡和校正的手续。?
玻璃电极具有许多优点,诸如它不易“中毒”,不受溶液中氧化剂和其他杂质的影响,比较稳定,可以在浑浊、有色或胶体溶液中使用,而且测量时所用待测溶液的量可以比较少,操作又很简便,所以在工业生产和实验室工作中广泛应用。但是,玻璃电极的缺点也是很明显的,它很薄、很脆,且具有高电阻,在相当稀的酸或碱溶液中使用受到一定的限制,一般测量适用的pH范围为1~10。

2 条回复

紫狂  2008-11-11 19:51
挺实用的,谢谢楼主分享,什么时候咱看了你们发的文章,结合自己的实践,也能发表点什么了,那就算是有点收获了,新人,只能一步一步来!
红叶子  2008-06-24 11:41
谢谢楼主分享!谢谢楼主分享!

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