PH计原理

PH计原理内容简介PH简单介绍水的电离与PH关系几种常见溶液PH计算与影响PH值因素PH计类型PH计结构与基本原理PH计使用常见问题PH计维护PHPH值：该值用来表示溶液的酸碱性强弱，用溶液中H+的物质的量浓度的负对数来表示。计算公式：PH=－lgC(H+)例如：常温条件下，向1L水中中加入：1mol的盐酸，PH值多少？PH=01mol的硫酸，PH值多少？PH=－0.3不加任何物质，PH值多少？PH=7水的电离问题：1.自来水是否导电？导电2.纯水是否导电？不导电水的电离水是极其微弱的电解质，在常温条件下，1L水（55.6mol）中约有10－7mol电离。H2O≒H++OH-水的离子积常数（KW）在常温条件下Kw=c（H+)×c(OH-)=10－7×10－7=10－14KW仅仅是温度的函数，只受温度的影响。100℃，Kw=10－12水的离子积常数的应用logKw=log[H]+log[OH]常温条件下：14=PH+POH(pOH=－lgc(OH－)问题：常温条件下，1mol/L的氢氧化钠溶液PH？弱酸弱碱的电离弱酸：是指在溶液中不完全电离的酸。存在以下动态平衡。HA(aq)↔H+(aq)+A-(aq)计算弱酸PH公式需要查表（电离常数ka值）当电离度小于5%，可以近似得到C2(H+)=Ka*C,由此可以求出溶液PH值常见的各种物质溶液PHa)碳酸氢钠b)碳酸钠c)PBS碳酸氢钠PH值计算当c》20ka1时，即大于8.6*10-6mol/L，碳酸氢钠PH=8.032.3g/L的碳酸氢钠为0.027mol/L，因此PH约为8.03同理求出碳酸钠PH：pH=14+0.5lg(c*1.786*10-4)（c表示碳酸钠摩尔浓度）其PH大约在10-11PBS溶液PHPbs溶液配置：磷酸二氢钾、氯化钠、氯化钾、十二水合磷酸氢二钠其中主要影响ph的物质：十二水合磷酸氢二钠、磷酸二氢钾，组成了缓冲溶液。磷酸二级电离Pka=7.21，根据公式可算得pbs溶液PH=7.4常见的影响溶液PH的因素a)溶液浓度b)温度c)同离子效应d)盐效应PH计分类按测量精度：可分0.2级、0.1级、0.01级或更高精度。按仪器体积：分为笔式（迷你型）、便携式、台式还有在线连续监控测量的在线式。其它分类：例如使用环境（污水处理，水质监测）用途（工业使用或者实验室使用）PH计构成a)PH探头（电极）b)电缆线c)多参数测试仪（我们使用的梅特勒M300)或称为变送器PH探头PH探头壳体材料的选择有两种：PC塑料：PC外壳耐碰撞和冲击，但适用温度80℃。且在高碱溶液及部分介质中易受腐蚀。玻璃外壳：适用温度0-150℃，除氢氟酸溶液外一般不受腐蚀，但易碰撞损坏。PH探头结构PH复合电极测量电极：它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在0.1～0.2mm左右，电阻值250兆欧(25℃)。内部电解液为饱和氯化钾溶液，电极材质为银和氯化银，用来导出PH值反映出的电位差。参比电极：电极材质依然为银和氯化银，电解液为凝胶饱和氯化钾溶液，通过隔膜与与外界样品溶液接触。参比电极选择氯化钾凝胶溶液作用：起到盐桥溶液的作用，减小液接界的电势差同时防止有害离子扩散到参比电极中，选择离子强度远远大于被测介质，同时参比电极预加压为2.5bar，在接触处，总是参比电极中氯离子与钾离子向外扩散且扩散均匀，减小液接界电势差。PH计玻璃电极主要响应离子玻璃膜组成（摩尔分数，10－2)选择性系数Na2OAl2O3SiO2Na+111871K+3.3×10-3(pH7),3.6×10-4(pH11),Ag+500K+27568Na+5×10-2Ag+111871Na+1×10-328.819.152.1H+1×10-5Li+Li2O152560Na+0.3K+1×10-3玻璃电极包括对H+响应的pH玻璃电极及对K+、Na+离子响应的pKNa、PKK玻璃电极。玻璃电极依据玻璃球膜材料的特定配方不同，可以做成对不同离子响应的电极。硅酸盐玻璃的结构――玻璃中含有金属离子、氧和硅，Si－O键在空间中构成固定的带负电荷的三维网络骨架，金属离子与氧原子以离子键的形式结合，存在并活动于网络之中承担着电荷的传导。新做成的PH电极，玻璃膜的网络中由Na+所占据。当玻璃膜与纯水或稀酸接触时，由于Si－O与H+的结合力远大于与Na+的结合力，因而发生了如下的交换反应：G-Na+＋H+↔G-H+＋Na+玻璃电极水合凝胶层的形成反应的平衡常数很大，向右反应的趋势大，玻璃膜表面形成了水化胶层。因此水中浸泡后的玻璃膜由三部分组成：膜内外两表面的两个水化胶层及膜中间的干玻璃层。玻璃电极电位形成水化胶层后的电极浸入待测试液中时，在玻璃膜内外界面与溶液之间均产生界面电位，而在内、外水化胶层中均产生扩散电位，膜电位是这四部分电位的总和。即：玻璃膜内外表面的性状相同，可以认为:所以:则pH玻璃电极的电极电位为:注：上述公式介绍见后原电池与电极电位关系为了获得各种电极的电极电势数值，通常以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池，通过测定电池的电动势，而确定各种不同电极的相对电极电势E值。1953年国际纯粹化学与应用化学联合会（IUPAC）的建议，采用标准氢电极作为标准电极，并人为地规定标准氢电极的电极电势为零。实际应用中,常选用一些电极电势较稳定电极如饱和甘汞电极和银-氯化银电极作为参比电极和其它待测电极构成电池，求得其它电极的电势。饱和甘汞电极的电极电势为0.24V。银-氯化银电极的电极电势为0.22V。实际工作曲线-500-400-300-200-100010020030040050001234567891011121314pHmV理论工作曲线实际pH电极零点PH值与玻璃电极电位关系PH计的使用PH计使用过程中的问题1.电极使用前是否需要极化？需要，电极极化的原因是为了使测量电极玻璃薄膜形成水化离子层。一般极化液选用PH=4的校准液，极化时间大约2-3个小时即可,这样测量反应速度更快，稳定性更好。2.PH探头能否在纯化水中极化？不能，首先纯水中离子浓度是非常低的，与参比电极盐桥溶液中高浓度的Kcl相互之间浓度差较大，与它在普通溶液中的情况差别很大。纯水会加大盐桥溶液的渗透速度，促使盐桥的损耗，从而加速了K+和CL-的浓度的降低。引起液接界电位的变化和不稳定，而Ag/AgCl参比电极本身的电位取决于CL-的浓度。CL-浓度发生了变化，其参比电极自身电位也会随之变化。会发生测量值的漂移。3.电极使用前后需要注意什么？⒈复合电极不用时，可充分浸泡3M氯化钾溶液中。切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。⒉使用前，检查玻璃电极前端的球泡。正常情况下，电极应该透明而无裂纹；球泡内要充满溶液，不能有气泡存在。⒊测量浓度较大的溶液时，尽量缩短测量时间，用后仔细清洗，防止被测液粘附在电极上而污染电极。⒋清洗电极后，不要用滤纸擦拭玻璃膜，而应用滤纸吸干,避免损坏玻璃薄膜、防止交叉污染，影响测量精度。4.电极老化的现象：校准时间长，测量反映缓慢。包括测量电极老化和参比电极老化。测量电极老化包括：玻璃膜的破损，玻璃膜发黄，测量电极有沉淀等。参比电极老化包括：液接界堵塞，参比电解液变色。5.电极老化的处理：1.蛋白质污染一般测量电极会发黄，处理办法为将电极浸泡在0.4%HCl+5g/L胃蛋白酶溶液中。2.参比电极发黑被硫化物污染处理办法为可将电极浸泡在0.4%的HCl+76g/的硫脲溶液中。6.什么原因导致同一样品的两次测量数据不同?(1)温度变化，导致测量的pH值有差异，请保持测量温度不变。(2)样品本身发生了化学反应，导致测量的pH值有差异，请尽快测量样品，并注意样品的保存条件。7.温度补偿：所谓温度补偿是温度计能根据标准溶液温度而将电导率换算成标准液25℃的电导率。请注意：温度补偿只在校准时起作用，且补偿的是电导率（2.303RT/F值）。在使用PH计校准时，尽量使校准液温度达到25℃再进行校准，对于没有温度补偿的PH探头尤为重要。8.温度对PH值有哪些影响？1.对溶液的影响，溶液中物质电离和水解都是吸热过程，温度越高，电离或者水解反应加速，是溶液PH影响主要因素。2.对PH电极影响，主要影响电导率，温度每升高1℃，PH变化0.0033，即温度变化10℃PH变化0.033。常见的PH校准液主要成分美国国家标准局已确定了七种pH标准溶液。我们常用的三种标准溶液为：邻苯二甲酸氢钾、磷酸二氢钾－磷酸一氢钾、硼砂，25℃时的pH分别为4.01、6.86、9.18。9.一点校准与过程校准任何一种pH计都必须经过pH标准溶液的校准后才可测量样品的pH值，对于测量精度在0.1pH以下的样品，可以采用一点校准方法调整仪器，一般选用pH6.86或pH7.00标准缓冲液。而过程校准校准是在流程中进行的，是对PH的一种修正。搅拌对PH的影响？复合电极一般有两根或者三根线，（三根线分别接：测量电极，参比电极，溶液接地电极）两根线的一般将接地的那根线剪断。对于精确度更高的要求会做成五根线。PH传感器输出的是信号为很微弱的电压信号，外界一点干扰都会使数据产生波动。因此接线越多，消除影响效果越好。谢谢！