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1、一、实验目的一、实验目的 1.通过实验加深理解pH计测定溶液pH值的原理;2.掌握pH计测定溶液pH值的方法。第1页/共19页外部试液外部试液a外外内部参比内部参比a内内水化层水化层水化层水化层干玻璃干玻璃Ag+AgCl(一)玻璃电极构造:(一)玻璃电极构造:球球状状玻玻璃璃膜膜(Na2SiO3,厚厚0.1mm)+内内参参比电极比电极(Ag/AgCl)+缓冲液缓冲液(二二)膜电位产生机理:膜电位产生机理:当当内内外外玻玻璃璃膜膜与与水水溶溶液液接接触触时时,Na2SiO3晶晶体体骨骨架架中中的的Na+与与水水中中的的H+发发生交换:生交换:G-Na+H+=G-H+Na+因因为为平平衡衡常常数数
2、很很大大,因因此此,玻玻璃璃膜膜内内外外表表层层中中的的Na+的的位位置置几几乎乎全全部部被被H+所占据,从而形成所谓的所占据,从而形成所谓的“水化层水化层”。二、实验原理二、实验原理 第2页/共19页从图可见:从图可见:玻璃膜玻璃膜=水化层水化层+干玻璃层干玻璃层+水化层水化层电极的相电极的相=内参比液相内参比液相+内水化层内水化层+干玻璃相干玻璃相+外水化层外水化层+试液相试液相膜电位膜电位 M=外外(外部试液与外水化层之间外部试液与外水化层之间)+g(外水化层与干玻璃之间外水化层与干玻璃之间)-g(干玻璃与内水化层之间干玻璃与内水化层之间)-内内(内水化层与内部试液之间内水化层与内部试液
3、之间)设膜内外表面结构相同设膜内外表面结构相同(g=g),即,即上式为上式为pH 值溶液的膜电位表达式或采用玻璃电极进行值溶液的膜电位表达式或采用玻璃电极进行pH 测定的理论依据!测定的理论依据!测定测定pH 值的电池组成表达式为:值的电池组成表达式为:Ag AgCl,Cl-=1.0M H3O+=ax 玻璃膜玻璃膜 H3O+=a,Cl-=1.0M,AgCl Ag玻璃电极玻璃电极(含内参比液)含内参比液)待测液待测液外参比电极外参比电极第3页/共19页(三三)玻璃电极特点:玻璃电极特点:不不对对称称电电位位:当当玻玻璃璃膜膜内内外外溶溶液液 H+浓浓度度或或 pH 值值相相等等时时,从从前前述述
4、公公式式可可知知,M=0,但但实实际际上上 M 不不为为 0,这这说说明明玻玻膜膜内内外外表表面面性性质质是是有有差差异异的的,如如表表面面的的几几何何形形状状不不同同、结结构构上上的的微微小小差差异异、水水化化作作用用的的不不同同等等。由由此此引引起起的的电电位位差差称称为为不不对对称称电电位位。其其对对 pH 测测定定的的影影响响可可通通过过充充分分浸浸泡泡电电极极和和用标准用标准 pH 缓冲溶液校正的方法加以消除。缓冲溶液校正的方法加以消除。*pH测定前,为什么测定前,为什么 pH 玻璃电极要充分浸泡?玻璃电极要充分浸泡?第4页/共19页酸差:当用 pH 玻璃电极测定pH1 的强酸性溶液
5、或高盐度溶液时,电极电位与 pH 之间不呈线性关系,所测定的值比实际的偏高:因为H+浓度或盐份高,即溶液离子强度增加,导致 H2O 分子活度下降,即 H3O+活度下降,从而使 pH 测定值增加。碱差或钠差:当测定较强碱性溶液pH值时,玻璃膜除对H+响应,也同时对其它离子如 Na+响应。因此pH测定结果偏低。当用Li 玻璃代替Na 玻璃吹制玻璃膜时,pH 测定范围可在114之间。对H+有高度选择性的指示电极,使用范围广,不受氧化剂还原剂、有色、浑浊或胶态溶液的 pH 测定;响应快(达到平衡快)、不沾污试液。膜太薄,易破损,且不能用于含F-的溶液;电极阻抗高,须配用高阻抗的测量仪表。通过改变玻璃膜
6、的结构可制成对K+、Na+、Ag+、Li+等响应的电极。第5页/共19页(四四)pH)pH值的测定值的测定 以pH玻璃电极为指示电极、SCE 电极为参比电极,用 pH 计分别测定 pH.已知的缓冲液和待测液的电动势:二式相减并整理,得 pH 实用定义该式其实是标准曲线(pHE作图)的一种,即两点校正方。第6页/共19页电位法测定溶液的pH值,是以玻璃电极为指示电极(),饱和甘汞电极为参比电极()组成电池。25时,溶液的pH值变化1个单位时,电池的电动势改变59.0mV。选用pH值与水样pH值接近的标准缓冲溶液,校正pH计(又叫定位),并保持溶液温度恒定,以减少由于液接电位、不对称电位及温度等变
7、化而引起的误差,测定水样之前,用两种不同pH值的缓冲溶液校正,如用一种pH值的缓冲溶液定位后,在测定相差约3个pH单位的另一种缓冲溶液的pH值时,误差应在0.1pH之内。校正后的pH计,可以直接测定水样或溶液的pH值。第7页/共19页pH 测量装置示意图测量装置示意图第8页/共19页实验预习实验预习v 1.预习理解pH计测定溶液pH值的原理;v2.预习pH计测定溶液pH值的方法。第9页/共19页三、仪器与试剂三、仪器与试剂 仪器:各种型号的pH计试剂:0.05mol/L邻苯二甲酸氢钾标准缓冲溶液0.025mol/L混合磷酸盐缓冲溶液 NaH2PO4溶液 约0.1mol/L第10页/共19页四、
8、实验内容四、实验内容 1.按照仪器说明书的操作方法进行操作。2.将电极与塑料杯用蒸馏水冲洗干净后,用标准缓冲溶液淋洗12次,用滤纸吸干。3.用标准缓冲溶液校正仪器。4.水样或溶液pH值的测定。(1)用蒸馏水冲洗电极35次,再用被测水样或溶液冲洗35次,然后将电极放入水样或溶液中。(2)测定NaH2PO4溶液的pH值,测定3次。(3)测定完毕,清洗干净电极和塑料杯。(4)实验数据记录。第11页/共19页编 号123被测溶液pH值平 均 值第12页/共19页五、注意事项 1.玻璃电极使用(1)使用前,将玻璃电极的球泡部位浸在蒸馏水中24h以上。如果在50蒸馏水中浸泡2h,冷却至室温后可当天使用。不
9、用时也须浸在蒸馏水中。(2)安装:要用手指夹住电极导线插头安装,切勿使球泡与硬物接触。玻璃电极下端要比饱和甘汞电极高23mm,防止触及杯底而损坏。(3)玻璃电极测定碱性水样或溶液时,应尽快测定。测量胶体溶液、蛋白质和染料溶液时,用后必须用棉花或软纸蘸乙醚小心地擦拭、酒精清洗,最后用蒸馏水洗净。第13页/共19页2.饱和甘汞电极使用(1)使用饱和甘汞电极前,应先将电极管侧面小橡皮塞及弯管下端的橡皮套轻轻取下,不用时再装上。(2)饱和甘汞电极应经常补充管内的饱和氯化钾溶液,溶液中应有少许KCl晶体,不得有气泡。补充后应等几小时再用。(3)饱和甘汞电极不能长时间浸泡在被测水样中。不能在60以上的环境
10、中使用。第14页/共19页3.仪器校正(1)应选择与水样pH接近的标准缓冲溶液校正仪器。(2)标准缓冲溶液。1)pH标准缓冲溶液的配制,见下表。第15页/共19页标准溶液浓度pHs(25)1000mL蒸馏水中基准物质的质量(g)10.05mol/L二草酸三氢钾1.67912.612饱和酒石酸氢钾(25)3.5596.430.05mol/L柠檬酸二氢钾3.77611.4140.05mol/L邻苯二甲酸氢钾4.00810.1250.025mol/L磷酸二氢钾0.025mol/L磷酸氢二钠6.8653.3883.53360.008695mol/L磷酸二氢钾0.03043mol/L磷酸氢二钠7.413
11、1.1794.30270.01mol/L四硼酸钠9.1803.8080.025mol/L碳酸氢钠0.025mol/L碳酸钠10.0122.0292.6409饱和氢氧化钙(25)12.4541.5pH标准缓冲溶液的配制第16页/共19页近似溶解度。110130烘干2h。用新煮沸并冷却的无CO2蒸馏水。2)试剂商店购买的pH基准试剂,按说明书配制。(3)定位1)将电极浸入第1份标准缓冲溶液中,调节“温度”钮,使与溶液温度一致。然后调“定位”钮,使pH读数与已知pH值一致。注意,校正后,切勿再动“定位”钮。2)将电极取出,洗净、吸干,再浸入第2份标准缓冲溶液中,测定pH值。如果测定值与第2份标准缓冲溶液已知pH值之差小于0.1pH值,则说明仪器正常,否则需检查仪器、电极或标准溶液是否有问题。第17页/共19页六、思考题六、思考题1.从原理上解释pH计上的“温度”钮与“定位”钮的作用是什么?2.一种缓冲溶液是一个共轭酸碱的混合物,那么为什么邻苯二甲酸氢钾、四硼酸钠、二草酸三氢钾等可作为缓冲溶液?第18页/共19页感谢您的观看!第19页/共19页
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