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恒奧德儀器新款pH計原理以及測量要點
點擊次數(shù):1763      更新時間:2019-07-31

 

                恒奧德儀器新款pH計原理以及測量要點

 

原理
什么是pH?pH是拉丁文"Pondus hydrogenii"詞的縮寫(Pondus=壓強、壓力hydrogenium=氫),用來量度物質中氫離子的活性。這活性直接關系到水溶液的酸性、中性和堿性。水在化學上是中性的,但不是沒有離子,即使化學純水也有微量被離解:嚴格地講,在與水分子水合作用以前,氫核不是以自由態(tài)存在。

H2O+ H2O=H3O+ OHˉ,由于水合氫離子(H3O)的濃度是與氫離子(H)濃度等同看待,上式可以簡化成下述常用的形式:

H2O=H+ OHˉ

此處正的氫離子,人們在化學中表示為"H離子"或"氫核"。水合氫核表示為"水合氫離子"。負的氫氧根離子稱為"氫氧化物離子"。

利用質量作用定律,對于純水的離解可以找到平衡常數(shù)加以表示:

K=H3O×OH----H2O

由于水只有少量被離解,因此水的質量摩爾濃度實際為常數(shù),并且有平衡常數(shù)K可求出水的離子積KW。

KW=K×H2O KW= H3O·OH-=10·10=10mol/l(25℃)

也就是說對于升純水在25℃時存在10摩爾H3O離子和10摩爾OHˉ離子。

在中性溶液中,氫離子H和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10mol/l。如:

假如有過量的氫離子H,則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H游離的物質。同樣,如果使OHˉ離子游離,那么溶液就是堿性的。所以,給出H值就足以表示溶液的性,呈酸性還是堿性,為了免于用此分子濃度負冪數(shù)行運算,生物學家澤倫森(Soernsen)在1909年建議將此不便使用的數(shù)值用對數(shù)代替,并定義為"pH值"。數(shù)學上定義pH值為氫離子濃度的常用對數(shù)負值。即pH=-log[H]。

因此,pH值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負數(shù):

改變50m的水的pH值,從pH2到pH3需要500L漂白劑。然而,從pH6到pH7只需要50L的漂白劑。

測量pH值的方法很多,主要有化學分析法、試紙法、電位法。現(xiàn)主要介紹電位法測得pH值。

電位分析法所用的電被稱為原電池。原電池是個系統(tǒng),它的作用是使化學反應能量轉成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢(EMF)。此電動勢(EMF)由二個半電池構成,其中個半電池稱作示電,它的電位與定的離子活度有關,如H;另個半電池為參比半電池,通常稱作參比電,它般是測量溶液相通,并且與測量儀表相連。

例如,支電由根插在含有銀離子的鹽溶液中的根銀導線制成,在導線和溶液的界面處,由于金屬和鹽溶液二種物相中銀離子的不同活度,形成離子的充電過程,并形成定的電位差。失去電子的銀離子溶液。當沒有施加外電反充電,也就是說沒有電的話,這過程終會達到個平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱為半電池電位或電電位。這種(如上所述)由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電被稱為類電。

此電位的測量是相對個電位與鹽溶液的成分無關的參比電行的。這種具有立電位的參比電也被稱為二電。對于此類電,金屬導線都是覆蓋層此種金屬的微溶性鹽(如:Ag/Agcl),并且插入含有此種金屬鹽陰離子的電解質溶液中。此時半電池電位或電電位的大小取決于此種陰離子的活度。

此二種電之間的電壓遵循能斯(NERNST)公式:

式中:E-電位

E0-電的標準電壓

R-氣體常數(shù)(8.31439焦耳/摩爾和℃)

T-開氏溫度(例:20℃相當于(273.15+20)293.15開爾文)

F-法拉常數(shù)(96493庫化/當量)

n-被測離子的化合價(銀=1,氫=1)

ln(aMe)-離子活度aMe的對數(shù)

標準氫電是所有電位測量的參比點。標準氫電是根鉑絲,用電解的方法鍍(涂覆)上氯化鉑,并且在四周充入氫氣(固定壓力為1013hpa)構成的。

將此電浸入在25℃時H3O離子含量為1mol/l溶液中便形成電化學中所有電位測量所參照的半電池電位或電電位。其中氫電作為參比電在實踐中很難實現(xiàn),于是使用二類電做為參比電。其中常用的便是銀/氯化銀電。該電通過溶解的AgCl對于氯離子濃度的變化起反應。

此參比電的電電位通過飽和的kcl貯池(如:3mol/l kcl)來實現(xiàn)恒定。液體或凝膠形式的電解質溶液通過隔膜與被測溶液相連通。

利用上述的電組合-銀電和Ag/AgCl參比電可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電換成鉑或金電行氧化還原電位的測量。例如:某種金屬離子的氧化階段。

常用的pH示電是玻璃電。它是支端吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內充填有含飽和AgCl的3mol/l kcl緩沖溶液,pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映pH值的電位差用Ag/AgCl傳導系統(tǒng),

如二電,導出。pH復合電和pH固態(tài)電,

此電位差遵循能斯公式:

將E0、R、T(298.15K即25℃)等數(shù)值代入上式既得:

E=59.16mv/25℃ per pH (式中已將ln(H3O)轉化為pH)

式中R和F為常數(shù),n為化合價,每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講n=1。溫度"T"做為變量,在能斯公式中起很大作用。隨著溫度的上升,電位值將隨之增大。

對于每1℃的溫度變大,將引起電位0.2mv/per pH變化。用pH值來表示則每1℃1pH變化0.0033pH值。

這也就是說:對于20~30℃之間和7pH左右的測量不需要對溫度變化行補償;而對于溫度>30℃或<20℃和pH值>8或6的應用場合則對溫度變化行補償。

業(yè)pH計,是種常用的業(yè)儀器設備,主要用來測量液體介質的酸堿度值。以及安裝、清洗、抗干擾等等問題的考慮

 

測量要點
在行操作前,應檢查電的好性。甘汞電。由于復合電使用廣泛,以下主要討論復合電。

實驗室使用的復合電主要有封閉型和非封閉型兩種,封閉型少,主要是以外企業(yè)為主。復合電使用前檢查玻璃泡是否有裂痕、破碎,如果沒有,用pH緩沖溶液行兩點標定時,定位與斜率按鈕均可調節(jié)到對應的pH值時,般認為可以使用,否則可按使用說明書行電活化處理。活化方法是在4%氟化氫溶液中浸3~5 s左右,取出用蒸餾水行沖洗,然后在0.1mol/L的鹽酸溶液中浸泡數(shù)小時后,用蒸餾水沖洗干凈,再行標定,即用pH值為6.86(25℃)的緩沖溶液行定位,調節(jié)好后意選擇另種pH緩沖溶液行斜率調節(jié),如無法調節(jié)到,則需更換電。非封閉型復合電,里面要加外參比溶液即3 mol/Llvhuajia溶液,所以檢查電里的lvhuajia溶液是否在1/3以上,如果不到,需添加3 mol/Lvhuajia溶液。如果lvhuajia溶液出小孔位置,則把多余的vhuajia溶液甩掉,使溶液位于小孔下面,并檢查溶液中是否有氣泡,如有氣泡要輕彈電,把氣泡趕出。

在使用過程中應把電上面的橡皮剝下,使小孔露在外面,否則在行分析時,會產生負壓,導致lvhuajia溶液不能順利通過玻璃泡與被測溶液行離子交換,會使測量數(shù)據(jù)不準確。測量成后應把橡皮復原,封住小孔。電經蒸餾水清洗后,應浸泡在3 mol/Llvhuajia溶液中,以保持電泡的濕潤,如果電使用前發(fā)現(xiàn)保護液已失,則應在3 mol/Llvhuajia溶液中浸泡數(shù)小時,以使電達到測量狀態(tài)。在實際使用時,發(fā)現(xiàn)有的分析人員把復合電當作玻璃電來處理,放在蒸餾水中長時間浸泡,這是不正確的,這會使復合電內的vhuajia溶液濃度大大降低,導致在測量時電反應不靈敏,終導致測量數(shù)據(jù)不準確,因此不應把復合電長時間浸泡在蒸餾水中。

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