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酸度计概览

编辑:东莞奥仕洁清洁设备有限公司  时间:2019/06/05
酸度计(也称pH计)是用来测量溶液pH值的仪器。这篇文章,从酸度计原理、级别和准确度、使用和保养及酸度计操作等方面详细介绍酸度计,将让我们对酸度计有一个全面、彻底的认识。

1、酸度计基本原理

酸度计(也称pH计)是用来测量溶液pH值的仪器。实验室常用的酸度计有雷磁25型,PHS-2型和PHS-3型等。虽然型号较多、结构各异.但它们的原理相同。面板构造有刻度指针显示和数字显示两种。下面分别介pHS一2C型和pHS-29型酸度计。

酸度计测pH值的方法是电位测定法。它除测量溶液的酸度外,还可以测量电池电动势(mV)。主要由参比电极(甘汞电极),指示电极(玻璃电极)和精密电位计三部分组成。测量时用玻璃电极作指示电极,饱和甘汞电极(SCE)作参比电极,组成电池:

(一)玻璃电极I待测pH溶液IISCE()

由于甘汞电极的电极电位不随溶液pH值变化,在一定温度下是一定值t而玻璃电极的电极电位随溶液pH值的变化而改变,所以它们组成的电池电动势也只随溶液的pH值而变化。

玻璃电极(图1)由Ag-AgCl电极、盐酸和特制的球型玻璃膜构成。将它插入待测溶液.其电极电位与溶液pH值有下列关系

式中为玻璃电极标准电位.R为气体常数,T为开尔文温标,F为法拉第常数。饱和甘汞电极(SCE)(图2)由汞、甘汞糊、饱和KCl溶液构。一定温度下饱和KCl溶液的浓度为一定值.故饱和甘汞电极的电位中也为一定值.298K时为0.2412V。将玻璃电极和饱和甘汞电极插入溶液组成原电池.电池的电动势为:

由上式可知,E与pH呈线性关系。只要测得E便可求得pH。由于4乇通常是未知的,所以实际测定中应该用与待测溶液pH值相近的标准溶液定位。在原电池中标准溶液给出的电动势为:

(二)、使用玻璃电极时应注意:

(1)玻璃电极下端的玻璃膜易破碎,切忌与硬物接触。

(2)初次使用时,应将球形玻璃膜部分在蒸馏水中浸泡·昼夜。不用时也应浸泡在蒸馏水中,以便下次使用时可简化浸泡手续。

(3)在测定强碱性溶液时.应尽快操作,测完后立即用水洗涤.以免碱液腐蚀玻璃膜。

(4)玻璃膜不可沾有油污。如发生这种情况.刚府先浸入酒糟中,再放人乙醚或四氯化碳中.然后再移到酒精中.最后用水冲洗并浸人水中。

(5)电极插头上的有机玻璃管具有优良的绝缘性能,切忌与化学药品或油污接触。

2、酸度计的级别和仪器的准确度

酸度计的级别和仪器的准确度是不同的两个概念,仪器级别与其准确度并不完全一致。酸度计的级别是按其指示器(简称电计)的分度值(分辨率或最小显示值)表示的,例如:分度为0.1pH的仪器称为0.1级仪器;最小显示值为0.001pH的仪器称为0.001级仪器,等等。而仪器的准确度是电计与电极配套测试标准溶液的综合误差,它不仅与电计有关,而且与玻璃电极和参比电极更有关。

从实际使用要求出发,目前电计的分度值为0.1~0.001pH,如果有必要的话,依当前的科技水平,完全可以制作出更精密的电计。但是,由于结构和制造等方面的原因,目前常用电极的性能还不能达到完全理想的程度。玻璃电极的重复性误差和参比电极的溶液接界电势稳定性都不优于0.01pH。因此,电计的分辨率再高,仪器测试准确度都难优于0.01pH。但是,选择高分辨率的仪器可以最大限度地克服或消除电计对测试误差的影响。由于要使电计达到满意的精度已不成问题,所以目前都在仪器的智能化,人性化,可靠性,操作简便以及性价比等方面不断创新和提高。成都方舟科技开发公司所生产的pHS-4C+等“+”系列型号仪器正体现了这一趋势。

酸度计的级别与其测试准确度的关系在酸度计国家计量检定规程(JJG119—84)中规定如下,科立龙公司的PH仪器的级别区别规定也按如下区分:

仪器的级别;0.2级、0.1级、0.02级、0.01级、0.001级

分度值或最小显示值(pH);0.2、0.1、0.02、0.01、0.001

电计示值误差(pH);±0.1、±0.05、±0.01、±0.01、±0.002

配套测试示值总误差(pH);±0.2、±0.1、±0.02、±0.02、±0.01

例如科立龙公司的酸度计;KL-009I、KL-009II/KL-03I、KL-016、PC-2

注:配套测试时的测试范围应控制在pH3~pH10内。

从上表可以看出,对于0.01级以下的酸度计,示值总误差数值等于其级别,对于0.01级的酸度计,示值总误差为0.02pH,对于0.001级酸度计,其示值总误差也只能达到±0.01pH,而且此时需要使用一级pH标准物质才能得到保证。(注意:pH国家标准物质分一级和二级两种,一般酸度计常用的是二级pH标准物质。)

还需要说明的是,仪器示值总误差的检测为什么要规定测试范围为pH3~pH10呢?是由于参比电极的液接界电势与溶液的pH有关,在pH3~pH10范围内液接界电势可稳定在±0.01pH范围内,若10<pH<3时,液接界电势引起的误差可高达±0.07pH。同时,玻璃电极在碱性和酸性溶液中还会产生碱误和酸误。因此必须规定在pH3~pH10范围内检测,否则将无法区别各种级别酸度计的示值总误差。

3、PH计正确使用与维护

酸度计简称pH计,由电极和电计两部分组成。使用中若能够合理维护电极、按要求配制标准缓冲液和正确操作电计,可大大减小pH示值误差,从而提高化学实验、医学检验数据的可靠性。

3.1正确使用与保养电极

目前实验室使用的电极都是复合电极,其优点是使用方便,不受氧化性或还原性物质的影响,且平衡速度较快。使用时,将电极加液口上所套的橡胶套和下端的橡皮套全取下,以保持电极内氯化钾溶液的液压差。下面就把电极的使用与维护简单作一介绍:

⒈复合电极不用时,可充分浸泡3M氯化钾溶液中。切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。

⒉使用前,检查玻璃电极前端的球泡。正常情况下,电极应该透明而无裂纹;球泡内要充满溶液,不能有气泡存在。

⒊测量浓度较大的溶液时,尽量缩短测量时间,用后仔细清洗,防止被测液粘附在电极上而污染电极。

⒋清洗电极后,不要用滤纸擦拭玻璃膜,而应用滤纸吸干,避免损坏玻璃薄膜、防止交叉污染,影响测量精度。

⒌测量中注意电极的银―氯化银内参比电极应浸入到球泡内氯化物缓冲溶液中,避免电计显示部分出现数字乱跳现象。使用时,注意将电极轻轻甩几下。

⒍电极不能用于强酸、强碱或其他腐蚀性溶液。

⒎严禁在脱水性介质如无水乙醇、重铬酸钾等中使用。

3.2标准缓冲液的配制及其保存

⒈pH标准物质应保存在干燥的地方,如混合磷酸盐pH标准物质在空气湿度较大时就会发生潮解,一旦出现潮解,pH标准物质即不可使用。

⒉配制pH标准溶液应使用二次蒸馏水或者是去离子水。如果是用于0.1级pH计测量,则可以用普通蒸馏水。

⒊配制pH标准溶液应使用较小的烧杯来稀释,以减少沾在烧杯壁上的pH标准液。存放pH标准物质的塑料袋或其它容器,除了应倒干净以外,还应用蒸馏水多次冲洗,然后将其倒入配制的pH标准溶液中,以保证配制的pH标准溶液准确无误。

⒋配制好的标准缓冲溶液一般可保存2―3个月,如发现有浑浊、发霉或沉淀等现象时,不能继续使用。

⒌碱性标准溶液应装在聚乙烯瓶中密闭保存。防止二氧化碳进入标准溶液后形成碳酸,降低其pH值。

3.3pH计的正确校准

pH计因电计设计的不同而类型很多,其操作步骤各有不同,因而pH计的操作应严格按照其使用说明书正确进行。在具体操作中,校准是pH计使用操作中的一重要步骤。表1的数据是精度为0.01级、经过计量检定合格的pH计在未校准时与校准后的测量值,从中可以看出校准的重要性。

标准pH;校准前误差(pH);校准后的误差(pH)

13.000;00.0600;00.000

12.000;00.0450;00.0005

11.000;00.0500;00.0010

10.000;00.0300;00.0000

9.000;00.0200;00.0000

8.000;00.010;00.0005

7.000;00.0015;00.0000

6.000;-00.0100;-00.0005

5.000;-00.0105;00.0005

4.000;00.0150;00.0000

3.000;-00.0300;00.0000

2.000;-00.0200;-00.0003

1.000;-00.0350;-00.0001

尽管pH计种类很多,但其校准方法均采用两点校准法,即选择两种标准缓冲液:一种是pH7标准缓冲液,第二种是pH9标准缓冲液或pH4标准缓冲液。先用pH7标准缓冲液对电计进行定位,再根据待测溶液的酸碱性选择第二种标准缓冲液。如果待测溶液呈酸性,则选用pH4标准缓冲液;如果待测溶液呈碱性,则选用pH9标准缓冲液。若是手动调节的pH计,应在两种标准缓冲液之间反复操作几次,直至不需再调节其零点和定位(斜率)旋钮,pH计即可准确显示两种标准缓冲液pH值。则校准过程结束。此后,在测量过程中零点和定位旋钮就不应再动。若是智能式pH计,则不需反复调节,因为其内部已贮存几种标准缓冲液的pH值可供选择、而且可以自动识别并自动校准。但要注意标准缓冲液选择及其配制的准确性。智能式0.01级pH计一般内存有三至五种标准缓冲液pH值,如科立龙公司的KL-016型pH计等。

其次,在校准前应特别注意待测溶液的温度。以便正确选择标准缓冲液,并调节电计面板上的温度补偿旋钮,使其与待测溶液的温度一致。不同的温度下,标准缓冲溶液的pH值是不一样的。如下表所示:

温度(℃);pH7;pH4;pH9.2

10;6.92;4.00;9.33

15;6.90;4.00;9.28

20;6.86;4.00;9.18

25;6.86;4.00;9.18

30;6.85;4.01;9.14

校准工作结束后,对使用频繁的pH计一般在48小时内仪器不需再次定标。如遇到下列情况之一,仪器则需要重新标定:

1、溶液温度与定标温度有较大的差异时.

2、电极在空气中暴露过久,如半小时以上时.

3、定位或斜率调节器被误动;

4、测量过酸(pH<2)或过碱(pH>12)的溶液后;

5、换过电极后;

6、当所测溶液的pH值不在两点定标时所选溶液的中间,且距7pH又较远时。