pH计的使用与维护.ppt
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1、pH计的使用及注意事项 李福祥(实验室管理员)目录lpH的概念lpH计的工作原理l影响pH测量准确性的因素及应对措施lpH计的使用、维护及注意事项pH的概念lpH字面意思:拉丁文“Pondus hydrogenii”一词的缩写(Pondus=压强、压力;hydrogenii=氢)。l抽象定义:pH值为氢离子活度的常用对数负值,即l操作定义:(pH的操作定义的操作定义)pH的概念在标准温度和压力下,pH=7的水溶液(如:纯水)为中性,pH值小于7说明溶液酸性强,而pH值大于7则说明溶液碱性强。所以pH值愈小,溶液的酸性愈强;pH愈大,溶液的碱性也就愈强。在非水溶液或非标准温度和压力的条件下,pH
2、=7可能并不代表溶液呈中性,这需要通过计算该溶剂在这种条件下的电离常数来决定pH为中性的值。如373K(100)的温度下,pH=6为中性溶液。A pH Measuring System Consists oflA pH electrode(pH指示电极指示电极),an electrode whose output voltage changes as the pH(hydrogen ion concentration)changes。lA reference electrode(参比电极参比电极)is an electrode whose voltage output stays consta
3、nt.lA pH meter,a millivolt meter with a special high impedance input circuit and circuits to change the electrodes millivolts into pH unit readouts.lOptionally,an automatic temperature compensator,a device which senses temperature so that the meter can correct for the effects of temperature changes.
4、什么是什么是pH指示电极?指示电极?l对溶液中氢离子活度有响应,电极电位随之而变化对溶液中氢离子活度有响应,电极电位随之而变化的电极称为的电极称为pHpH指示电极或指示电极或pHpH测量电极。测量电极。pHpH指示电极指示电极有氢电极、锑电极和玻璃电极等几种,但最常用的是有氢电极、锑电极和玻璃电极等几种,但最常用的是玻璃电极。玻璃电极是有玻璃支杆,以及由特殊成份玻璃电极。玻璃电极是有玻璃支杆,以及由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。玻璃膜一般呈球组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。玻璃膜一般呈球泡状,球泡内充入内参比溶液,插入内参比电极泡状,球泡内充入内参比溶液,插入内参比电极(一般一般用银
5、用银/氯化银电极氯化银电极),用电极帽封接引出电线,装上插,用电极帽封接引出电线,装上插口,就成为一支口,就成为一支pHpH指示电极。市场销售的最常用的指示电极。市场销售的最常用的pHpH指示电极是指示电极是231231玻璃玻璃pHpH电极。单独一支电极。单独一支pHpH指示电极指示电极是无法进行测量的,它必须和参比电极一起才能测量。是无法进行测量的,它必须和参比电极一起才能测量。l什么是参比电极?什么是参比电极?l 对溶液中氢离子活度无响应,具有已知对溶液中氢离子活度无响应,具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。和恒定的电极电位的电极称为参比电极。参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和参比
6、电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银银/氯化银电极等几种。最常用的是甘汞氯化银电极等几种。最常用的是甘汞电极和银电极和银/氯化银电极。参比电极在测量氯化银电极。参比电极在测量电池中的作用是提供并保持一个固定的电池中的作用是提供并保持一个固定的参比电势,因此对参比电极的要求是电参比电势,因此对参比电极的要求是电势稳定、重现,温度系数小,有电流通势稳定、重现,温度系数小,有电流通过时极化电势小。市场销售的常用的参过时极化电势小。市场销售的常用的参比电极为比电极为232232参比电极。参比电极。玻璃电极的内部结构玻璃电极的内部结构电极的球泡形玻璃膜厚0.030.1mm,组成特殊(Na2O,22%;CaO
7、,6%;SiO2,72%)玻璃电极的特殊内部结构使玻璃膜有选择性响应。掺Na2O在硅氧网络结构形成部分荷负电的硅-氧骨架,可与带正电荷的Na+离子形成离子键外部试液外部试液a外外内部参比内部参比a内水化层水化层水化层干玻璃干玻璃Ag+AgCl电极构造:电极构造:球 状 玻 璃 膜(Na2SiO3,厚0.1mm)+内参比电极(Ag/AgCl)+缓冲液膜电位产生机理:当内外玻璃膜与水溶液接触时,Na2SiO3晶体骨架中的Na+与水中的H+发生交换:G-Na+H+=G-H+Na+因为平衡常数很大,因此,玻璃膜内外表层中的Na+的位置几乎全部被H+所占据,从而形成所谓的“水化层”。pH玻璃电极需水水化
8、化(使使玻玻璃璃膜膜外外表表面面形形成成10-5-10-4mm厚厚的的水水化化层层)后才能使用。水化层中的Na+与溶液中H+发生离子交换(反应趋势很大反应趋势很大)SiO-Na+(表面)+H+(溶液)SiO-H+(表面)+Na+(溶液)玻璃电极膜电位的形成玻璃电极膜电位的形成插入待测试样后,因膜外表面水化层中的H+离子活度与待测溶液中H+离子活度不同,在两相界面上因H+离子扩散迁移而建立起相间电位。玻璃膜电位的形成:玻璃膜电位的形成:玻玻璃璃电电极极在在水水溶溶液液中中浸浸泡泡,形形成成一一个个三三层层结结构构,即即中中间间的的干干玻璃层和两边的水化硅胶层。玻璃层和两边的水化硅胶层。浸泡后的玻
9、璃膜示意图浸泡后的玻璃膜示意图:水化硅胶层具有界面,构成单独的一相,厚度一般为水化硅胶层具有界面,构成单独的一相,厚度一般为0.0110 m。在水化层,玻璃上的在水化层,玻璃上的Na+与溶液中的与溶液中的H+发生离子交换而产生发生离子交换而产生相界电相界电位位。l水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化层扩散至干玻璃层,干玻璃层经水化层扩散至干玻璃层,干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子,离的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子,离子的相对移动产生子的相对移动产生扩散电位扩散电位。两者之和两者之和构成膜电位构成膜电位玻璃膜形成示意图玻璃膜形成示意图玻璃膜
10、电位的形成玻璃膜电位的形成 ir:内参比电极,玻璃膜内表面与参比溶液界面间的电位,内参比电极,玻璃膜内表面与参比溶液界面间的电位,0:玻璃膜外表面与试液界面间的电位,玻璃膜外表面与试液界面间的电位,a:不对称电位,不对称电位,膜膜=a+j+0,为玻璃电极膜电位为玻璃电极膜电位 ISE=a+j+0+ir,为为玻璃电极总电位玻璃电极总电位其中其中 0取决于试液中的取决于试液中的氢氢离子活度和硅胶层中的氢离子活度离子活度和硅胶层中的氢离子活度如果以如果以 or表示外参比电极的电位,并以之为负极;而以表示外参比电极的电位,并以之为负极;而以pH玻玻璃璃电极为正极,测其电位为:电极为正极,测其电位为:常
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