酸度計(jì)的工作原理及使用方法

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有關(guān)系。儀器通過測(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。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0.1-0.2mm左右，25oC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，由電絕緣性優(yōu)良的鉛玻璃制成，其膨脹系數(shù)與電極球泡玻璃一致。(3)內(nèi)參比電極：多為Ag/AgCl電極或飽和甘汞電極，主要作用是提供一個(gè)穩(wěn)定的參比電勢(shì)，要求其電極電勢(shì)穩(wěn)定，溫度系數(shù)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0.1mol/LHCl溶液。(5)電極殼：電極殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外參比溶液的殼體，通常由聚碳酸酯(PC)塑壓成型或者玻璃制成。PC塑料在有些溶劑中會(huì)溶解，如丙酮、四氯化碳、三氯乙烯、四氫呋喃等，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pH復(fù)合電極。(6)外參比電極：多為銀/氯化銀電極或飽和甘汞電極，其作用也是提供一個(gè)穩(wěn)定的參比電勢(shì)，要求其電極電勢(shì)穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，溫度系數(shù)小。(7)外參比溶液：常為飽和氯化鉀溶液或KCl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：為低噪音金屬屏蔽線，內(nèi)芯與內(nèi)參比電極連接，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；a1ˊ、a2ˊ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a1ˊ=a2ˊ,因此由于內(nèi)參比溶液中H+活度a2是一定值，故：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eq\o\ac(○,1)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。eq\o\ac(○,2)將電極夾向上移出，用蒸餾水清洗電極頭部，并用濾紙吸干。eq\o\ac(○,3)把電極插在被測(cè)溶液內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度調(diào)節(jié)器，使所