酸度計(jì)的工作原理及使用方法(共5頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上酸度計(jì)的工作原理及使用方法、 酸度計(jì)（pH計(jì)）的工作原理酸度計(jì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)pH計(jì))是采用氫離子選擇性電極測(cè)量液體pH值的一種廣泛使用的化學(xué)分析儀器。酸度計(jì)是用電勢(shì)法來(lái)測(cè)量pH值的，其基本原理是: 將一個(gè)連有內(nèi)參比電極的可逆氫離子指示電極和一個(gè)外參比電極同時(shí)浸入到某一待測(cè)溶液中而形成原電池，在一定溫度下產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)外參比電極之間的電池電動(dòng)勢(shì)。這個(gè)電動(dòng)勢(shì)與溶液中氫離子活度有關(guān)，而與其它離子的存在基本沒(méi)有關(guān)系。儀器通過(guò)測(cè)量該電動(dòng)勢(shì)的大小，最后轉(zhuǎn)化為待測(cè)液的pH值而顯示出來(lái)。實(shí)驗(yàn)中為了操作方便，常常把連有內(nèi)參比電極的氫離子指示電極和外參比電極復(fù)合在一起構(gòu)成復(fù)合電極。復(fù)合電極的基本

2、結(jié)構(gòu)如圖1所示。其主要組成部件如下： 圖1 復(fù)合pH電極的基本結(jié)構(gòu)示意圖(1)玻璃薄膜球泡：它是由具有H+交換功能的鋰玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在0.1-0.2 mm左右，25 oC下的電阻值 < 250兆歐。(2)玻璃支持管：是支持電極球泡的玻璃管體，由優(yōu)良的制成，其與電極球泡玻璃一致。(3)內(nèi)參比電極：多為Ag/或飽和甘汞電極，主要作用是提供一個(gè)穩(wěn)定的參比，要求其電極電勢(shì)穩(wěn)定，小。(4)內(nèi)參比溶液：為pH值恒定的緩沖溶液或濃度較大的強(qiáng)酸溶液，如0.1 mol/L HCl溶液。(5)電極殼：電極殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外的殼體，通常由聚碳酸酯()塑壓成型或者玻璃制成。PC塑料

3、在有些溶劑中會(huì)溶解，如丙酮、等，如果測(cè)試液中含有以上溶劑，就會(huì)損壞電極外殼，此時(shí)應(yīng)改用玻璃外殼的。(6)外參比電極：多為銀/或飽和甘汞電極，其作用也是提供一個(gè)穩(wěn)定的參比，要求其電極電勢(shì)穩(wěn)定，好，溫度系數(shù)小。(7)外：常為飽和或凝膠電解質(zhì)。(8)液接界：液接界是外參比溶液和被測(cè)溶液之間的連接部件，要求滲透量大且穩(wěn)定，通常由瓷砂芯材料構(gòu)成。(9)電極導(dǎo)線(xiàn)：為低噪音金屬，內(nèi)芯與內(nèi)連接，屏蔽層與外參比電極連接。使用復(fù)合電極之前，必須將電極中的玻璃薄膜球泡在水中浸泡，使之形成一個(gè)三層結(jié)構(gòu)，即中間的干玻璃層和兩邊的“水合硅膠層”。當(dāng)球狀玻璃膜的內(nèi)外玻璃表面與水溶液接觸時(shí)，Na2SiO3晶體骨架中的Na+或

4、Li2SiO3中的Li+與水溶液中的H+發(fā)生交換：G-Na+H+ = G-H+Na+ 或 G-Li+H+ = G-H+Li+ 因?yàn)樵摻粨Q過(guò)程的平衡常數(shù)很大，因此，玻璃膜內(nèi)外表面層中的Na+或Li+的位置幾乎全部被H+所取代，從而形成所謂的“水合硅膠層”。當(dāng)把浸泡好的玻璃電極插入到待測(cè)溶液中時(shí)，水合硅膠層與溶液接觸，由于硅膠層表面H+ 活度和溶液中H+ 活度不同，形成活度差，H+便從活度大的一方向活度小的一方遷移，從而在硅膠層與溶液中建立了平衡，改變了膠 - 液兩相界面的電荷分布，產(chǎn)生一定的相界電勢(shì)。同理，在玻璃膜內(nèi)側(cè)水合硅膠層 - 內(nèi)部溶液界面也存在一定的相界電勢(shì)。其相界電勢(shì)可用下式表示： 和

5、 式中a1、a2分別表示外部待測(cè)溶液和內(nèi)參比溶液中H+的活度；a 1、a 2分別表示玻璃膜外、內(nèi)水合硅膠層表面的H+ 活度；K1、K2分別為由玻璃膜外、內(nèi)表面性質(zhì)決定的常數(shù)。因?yàn)椴Ａ?nèi)外表面性質(zhì)基本相同，所以k1 = k2，又因?yàn)樗瞎枘z層表面的Na+ 或Li+全部都被H+所取代，故a1= a 2 , 因此 由于內(nèi)參比溶液中H+活度a2是一定值， 故：其中K3= -(RT/zF)lna2, 為一常數(shù)。 可以看出，在一定溫度下玻璃電極的膜電勢(shì)與試液的pH呈直線(xiàn)關(guān)系。而酸度計(jì)測(cè)得的是內(nèi)外兩個(gè)參比電極之間構(gòu)成的原電池的總的電動(dòng)勢(shì)，其值為 對(duì)于質(zhì)量合格的復(fù)合電極，的值均為穩(wěn)定不變的常數(shù)，而外參比溶液

6、和待測(cè)液之間的液接電勢(shì)趨于0且非常穩(wěn)定，所以可將上式中各個(gè)不變的量合并為一個(gè)常數(shù)K，最后得可以看出，在一定溫度下酸度計(jì)測(cè)得的由復(fù)合電極和待測(cè)液一起構(gòu)成的原電池的電動(dòng)勢(shì)與待測(cè)液的pH值呈線(xiàn)性關(guān)系。在pH計(jì)使用前，用兩個(gè)pH值已知的緩沖溶液為標(biāo)準(zhǔn)試液對(duì)儀器進(jìn)行校正，確定上面公式中的截距和斜率，之后就可以用來(lái)測(cè)試待測(cè)液了。、 操作步驟以pSH-25型酸度計(jì)為例說(shuō)明酸度計(jì)的一般使用方法。圖2為pSH-25型酸度計(jì)外部結(jié)構(gòu)。具體操作步驟為：（1）開(kāi)機(jī)：按下電源開(kāi)關(guān)，電源接通后，預(yù)熱10 min。（2）儀器選擇開(kāi)關(guān)置“pH”檔或“mV”檔。（3）標(biāo)定：儀器使用前先要標(biāo)定。一般說(shuō)，如果儀器連續(xù)使用，只需最初

7、標(biāo)定一次。具體操作分二種： 一點(diǎn)校正法用于分析精度要求不高的情況。1）儀器插上電極，選擇開(kāi)關(guān)置于pH檔。2）儀器斜率調(diào)節(jié)器在100%位置（即順時(shí)針旋到底的位置）。圖2pSH-25型酸度計(jì)外部結(jié)構(gòu)3）選擇一種最接近待測(cè)樣品溶液pH值的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液（其pH值為已知的），并把電極放入這一緩沖溶液中，調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)器，使所指示的溫度與溶液的溫度相同，并搖動(dòng)試杯，使溶液均勻。4）待讀數(shù)穩(wěn)定后，該讀數(shù)應(yīng)為標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值，否則調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器，使讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值一致。5）清洗電極，并吸干電極球泡表面的余水，準(zhǔn)備測(cè)量待測(cè)液。 二點(diǎn)校正法用于分析精度要求較高的情況。1）儀器插上電極，選擇開(kāi)關(guān)置于pH

8、檔，儀器斜率調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)在100%位置。2）選擇二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液（被測(cè)溶液的pH值應(yīng)該大約在該二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液pH值之間，如pH = 4.00和pH = 7.00）。3）把電極放入第一緩沖溶液（pH = 7.00），調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)器，使所指示的溫度與溶液相同。4）待讀數(shù)穩(wěn)定后，該讀數(shù)應(yīng)為該標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值，否則調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器，使讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值一致。5）清洗電極，并吸干電極球泡表面的余水后，把電極放入第二種緩沖溶液（如pH = 4.00），搖動(dòng)試杯使溶液均勻。6）待讀數(shù)穩(wěn)定后，該讀數(shù)應(yīng)為第二種緩沖溶液的pH值，否則調(diào)節(jié)斜率調(diào)節(jié)器，使其顯示的數(shù)值與第二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值一致。此時(shí)，酸度計(jì)標(biāo)定完成，之后不能再調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器和斜率調(diào)節(jié)器，否則需重新標(biāo)定。對(duì)于精密度高的酸度計(jì)，有時(shí)需要重復(fù)3）- 6）步驟以反復(fù)調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器和斜率調(diào)節(jié)器，以達(dá)到最佳的儀器校對(duì)效果。7）清洗電極，并吸干電極球泡表面的余水待用。（4）測(cè)量將復(fù)合電極加液口上所套的橡膠套和下端的橡皮套全取下，以保持電極內(nèi)氯化鉀溶液的液壓差恒定。將電極夾向上移出，用蒸餾