PH计原理的介绍

PH计原理的介绍章胜红2016.06.08pH计，是一种常用的仪器设备，主要用来精密测量液体介质的酸碱度值，被广泛应用于环保、污水处理、科研、制药、发酵、化工、养殖、自来水等领域。测量范围：0-14耐温等级：0-130摄氏度测量范围0-14PH测量范围0-14PHPH计的结构PH计的结构包括复合电极和电流计，复合电极就是我们所说的指示电极和参比电极，一般来说PH的指示电极都是玻璃电极，参比电极的作用是提供恒定的电位，作为偏离电位的参照。玻璃电极的功能是对溶液中的氢离子敏感，以氢离子的变化而反映出电位差。玻璃电极的电位取决于待测溶液的PH值，因此通过对电位的变化测量，就可以得出溶液的PH值。PH的部件中，电流计是用于测量整体电位的，它能在电阻极大的电路中捕捉到微小的电位变化，并将这个变化通过电表表现出来，为了方便读数，PH计都有显示功能。玻璃电极由玻璃支杆、玻璃膜、内参比溶液、内参比电极、电极帽、电线等组成。玻璃支杆；玻璃膜：由特殊成份组成的对氢离子敏感的玻璃膜组成。玻璃膜一般呈球泡状；球泡内充入内参比溶液（中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液）；插入内参比电级（一般用银/氯化银电极），用电极帽封接引出电线，装上插口就成为一支pH指示电极当玻璃电极浸入待测pH值的溶液中时，玻璃薄膜内外两侧都因吸水膨润而分别形成两个极薄的水化凝胶层，中间则仍为干玻璃层。在进行pH测定时，玻璃膜外侧与待测pH溶液的相界面上要发生离子交换，有H+进出；同样，玻璃膜内侧与膜内装0.1mol/dm3HCl溶液的相界面上也要发生离子交换，也有氢离子进出。由于玻璃膜两侧溶液中H+浓度的差异，以及玻璃膜水化凝胶层内离子扩散的影响，就逐渐在膜外侧和膜内侧两个相界面之间建立起一个相对稳定的电势差，称为膜电势。由于膜内侧HCl溶液中为定值，当玻璃膜内离子扩散情况稳定后，它对膜电势的影响也为定值，因此膜电势就只取决于膜外侧待测pH溶液中的H+浓度(C（H+)）。参比电极对溶液中氢离子活度无响应，具有已知和恒定的电极电位的电极称为参比电极。参比电极有硫酸亚汞电极、甘汞电极和银/氯化银电极等几种。最常用的是甘汞电极和银/氯化银电极。参比电极的电极电势只随电极内装的KCl溶液浓度（实质上是Cl-浓度）而改变，不随待测溶液的pH值不同而变化，在测量时允许有少量KCl溶液向外渗漏，但绝不允许被测溶液向管内渗漏，否则将影响电极读数的重现性，导致不准确的结果电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍，放大了的信号通过电表显示出，电表指针偏转的程度表示其推动的信号的强度，为了使用上的需要，pH电流表的表盘刻有相应的pH数值；而数字式pH计则直接以数字显出pH值。PH计的基本原理在水溶液中氢核基本不以自由态存在，实际的情况是：H2O+H2O=H3O++OHˉ自由态的氢离子基本可以忽略，由于水合氢离子的浓度是与氢离子的浓度等同看待，故上式简化成H2O=H++OHˉ质量作用定律水的离子积KW=H3O+×OH-=10－7·10－7=10－14mol/l(25℃)在中性溶液中，氢离子H+和氢氧根离子OHˉ的浓度都是10－7mol/l。假如有过量的氢离子H+，则溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氢离子H+游离的物质。同样，如果使OHˉ离子游离，那么溶液就是碱性的。所以，给出H+值就足以表示溶液的特性，呈酸性还是碱性。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数负值。即pH=-log[H+]离子活度是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。α=γc式中：α为离子的活度；γ为离子的活度系数；c为离子的浓度。γ通常小于1，在溶液无限稀时离子间相互作用趋于零，此时活度系数趋于1，活度等于溶液的实际浓度。一般在水溶液中H离子的浓度非常小，所以H离子的活度基本和其浓度相等。根据能特方程，离子活度与电极电位成正比,此时测定了电位，即可确定离子活度。能斯特公式E—电位E0—电极的标准电压T—开氏绝对温度F—法拉弟常数n—被测离子的化合价ln（aH3O+）—离子活度a（H3O+）的对数pH计是用电位相对测量法来测定溶液pH值的，其理论依据来自于能斯特方程式E=E0-（2.30259RT/F）PHPH计的温度补偿原理上式表示了在温度恒定时电极电位与溶液pH值之间的关系。在测量pH值条件相同的情况下，由上式推导出如下公式：ΔE=（—2.30259RT/F）/ΔpHΔE为标准缓冲液与待测溶液之间的电极电位差值，在不同的温度下,电极电位的改变是不同的。因此，为了适应各种温度状态下pH值的测量，pH计中均设有温度补偿装置。温度的补偿范围通常在5—60℃之间。温度补偿是将电极在标定温度下得到的斜率按能斯特公式换算到当前温度下的斜率，从而得到当前温度下正确的pH值。PH计的校正1.短按菜单键，进入内置标准缓冲溶液组选择，再使用上下键选择所需的缓冲溶液组，按Read键确认。2.从电极保护液（3MKC溶液）中取出电极，用纯化水冲洗，再用纸巾小心吸干。3.将电极置入pH4.01的标准缓冲液中，按Cal键开始校准，待机器确认。4.将电极取出用纯化水冲洗，再用纸巾小心吸干。5.将电极置入pH7.00的标准缓冲液中，按Cal键开始校准，待机器确认。6.按Read键确认并返回到正常测量状态，并记录校正斜率。PH计的维护PH计的注意事项PH计的分类按测量精度：可分0.2级、0.1级、0.01级或更高精度。按用途分为：实验室用pH计，工业在线pH计等。按便携性分的，分为：便携式pH计，台式pH计和笔式pH计。笔式PH计工业PH计实验室PH计PH标准缓冲液PH电极的正确使用谢谢