PH计是测量和反应溶液酸碱度的重要工具,PH计的型号和产品多种多样,显示方式也有指针显示和数字显示两种可选,但是无论PH计的类型如何变化,它的工作原理都是相同的,其主体是一个精密的电位计。
PH计的结构
1、一个参比电极;
2、一个玻璃电极,其电位取决于周围溶液的pH;
3、一个电流计,该电流计能在电阻极大的电路中测量出微小的电位差。
以下是分别说明各部件的主要功能:
1、参比电极的基本功能是维持一个恒定的电位,作为测量各种偏离电位的对照。银-氧化银电极是目前pH中常用的参比电极。
2、玻璃电极的功能是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。把对pH敏感的电极和参比电极放在同一溶液中,就组成一个原电池,该电池的电位是玻璃电极和参比电极电位的代数和。E电池=E参比+E玻璃,如果温度恒定,这个电池的电位随待测溶液的pH变化而变化,而测量pH计中的电池产生的电位是困难的,因其电动势非常小,且电路的阻抗又非常大1-100MΩ;因此,必须把信号放大,使其足以推动标准毫伏表或毫安表。
3、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计的保养
1.pH计玻璃电极的贮存
pH计短期内不用时,可充分浸泡在饱和KCl溶液中。但若长期不用,应将其干放,切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。
2.pH玻璃电极的清洗
玻璃电极球泡受污染可能使电极响应时间加长。可用CCl4或皂液揩去污物,然后浸入蒸馏水一昼夜后继续使用。污染严重时,可用5%HF溶液浸10~20分钟,立即用水冲洗干净,然后,浸入0.1N HCl溶液一昼夜后继续使用。
3.玻璃电极老化的处理
玻璃电极的老化与胶层结构渐进变化有关。旧电极响应迟缓,膜电阻高,斜率低。用HF浸蚀掉外层胶层,经常能改善电极性能。若能用此法定期清除内外层胶层,则电极的寿命几乎是无限的。
4.参比电极的贮存
银-氯化银电极的贮存液是饱和KCl溶液,高浓度KCl溶液可以防止氯化银在液接界处沉淀,并维持液接界处于工作状态。此方法也适用于复合电极的贮存。
ph计的工作原理
PH计是以电位测定法来测量溶液PH值的,因此PH计的工作方式,除了能测量溶液的PH值以外,,还可以测量电池的电动势。PH在拉丁文中,是Pondus hydrogenii的缩写,是物质中氢离子的活度,PH值则是氢离子浓度的对数的负数。
PH计的主要测量部件是玻璃电极和参比电极,玻璃电极对PH敏感,而参比电极的电位稳定。将PH计的这两个电极一起放入同一溶液中,就构成了一个原电池,而这个原电池的电位,就是这玻璃电极和参比电极电位的代数和。
PH计的参比电极电位稳定,那么在温度保持稳定的情况下,溶液和电极所组成的原电池的电位变化,只和玻璃电极的电位有关,而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PH溶液的PH值。
pH计是一种常用的仪器设备,操作人员来说,该怎么标定,又有哪些注意事项呢?下文通过这两项来给大家详细解说一下;
一、标定方法
打开仪器电源开关,把测量选择开关向“PH”档,先把电极用蒸馏水清洗,然后把电极插在PH=7的缓冲溶液中,调节“温度”补偿器使指示的温度与溶液的温度相同,然后再调节“定位”调节器所指示的PH值与缓冲溶液在此温度下的PH值相同。然后取出插在PH7缓冲溶液中的电极,用蒸馏水清洗。把清洗过的电极插入PH值为4的缓冲溶液中,使仪器的“温度”补偿器所指示的温度与该缓冲溶液的温度相同。然后再调节“斜率”调节器,使仪器所显示的PH值与缓冲溶液在该溶液温度下的PH值相同。标定后,“定位”和“斜率”调节器不应再有任何变动,这时可以进行PH值测量了。但在一般情况下把电极再回插到PH为7的档,如果仪器所显示的PH值与缓冲溶液相同,也表明标定准确了。
二、注意事项
1、重新标定几个方面
溶液温度与标定时温度有很大的变化时;离开溶液时间过久的电极;换用了新的复合电极;“定位”和“斜率”调节器有变动时;测量PH﹥12或PH﹤2之后;测量含氟化物的溶液而酸度在PH﹤7的溶液或较浓的有机溶液之后。
2、仪器维护
仪器的输入(即复合电极插口)端必须保持高度清洁;复合电极头部很薄,不要与硬物相碰,防止电极损坏;复合电极头部有污物,用医用棉花擦电极头部,或用0.1N的稀盐酸清洗;长期使用后电极百分理论略有降低,要把电极下端浸泡在4%HF下3-5秒钟,用蒸馏水洗净,在0.1mol/L HCL溶液中浸泡几小时,用去离子水冲洗干净,使之复新;复合电极头部裂纹或老化(久放二年以上),要换新的电极,使用新电极前用3mol/LKCL溶液中浸泡24小时;用缓冲溶液标定时要保证其可靠性;液晶显示器出现“LOBAT”要更换电池;不要强烈阳光直射液晶显示器
3、仪器的输入端(即复合电极插口)必须保持高度清洁,电极插头不要经常拨下,以防止灰尘及高湿浸入。
4、电极使用前必须用已知PH值的标准缓冲溶液进行定位校正。
5、取下帽后要注意,在塑料保护栅内的敏感受玻璃不与硬物接触,任何破损和擦毛都会使电极失效。
6、测量完毕,应将保护帽套上,帽内应放少量的补充液(3M/molKCL),以保持电极球泡的湿润。
7、电极的引出端,必须保持清洁和干燥,绝对防止输出两端短路,否则将导致测理结果失准或者失效。
8、避免长期浸在蒸馏水中或蛋白质溶液和酸性氟化物扔溶液中并防止和有机硅油接触。
将pH计玻璃电极和参比电极组合在一起的电极就称为pH计复合电极。外壳为塑料的就称为塑壳pH计复合电极。外壳为玻璃的就称为玻璃pH计复合电极。复合电极的最大优点是合二为一,使用方便。pH计复合电极的结构主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。
1、电极球泡: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℃)。
2、玻璃支持管:是支持电极球泡的玻璃管体,由电绝缘性优良的铅玻璃制成,其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。
3、内参比电极:为银/氯化银电极,主要作用是引出电极电位,要求其电位稳定,温度系数小。
4、内参比溶液:零电位为7pH的内参比溶液,是中性磷酸盐和lu化钾的混合溶液,玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的pH值,主要取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度。
5、电极塑壳:电极塑壳是支持玻璃电极和液接界,盛放外参比溶液的壳体,由PPS塑压成型。
6、外参比电极:为银/氯化银电极,作用是提供与保持一个固定的参比电势,要求电位稳定,重现性好,温度系数小。
7、外参比溶液:为3.3mol/L的lu化钾凝胶电解质,不易流失,无需添加。
8、砂芯液接界:液接界是构通外参比溶液和被测溶液的连接部件,要求渗透量稳定。
9、电极导线:为低噪音金属屏蔽线,内芯与内参比电极连接,屏蔽层与外参比电极连接。