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PH計(jì)是測(cè)量和反應(yīng)溶液酸堿度的重要工具，PH計(jì)的型號(hào)和產(chǎn)品多種多樣，顯示方式也有指針顯示和數(shù)字顯示兩種可選，但是無(wú)論P(yáng)H計(jì)的類型如何變化，它的工作原理都是相同的，其主體是一個(gè)精密的電位計(jì)。
ph計(jì)的工作原理
一、PH計(jì)的結(jié)構(gòu)
1、一個(gè)參比電極;
2、一個(gè)玻璃電極，其電位取決于周圍溶液的pH;
3、一個(gè)電流計(jì)，該電流計(jì)能在電阻極大的電路中測(cè)量出微小的電位差。
以下是分別說(shuō)明各部件的主要功能：
1、參比電極的基本功能是維持一個(gè)恒定的電位，作為測(cè)量各種偏離電位的對(duì)照。銀-氧化銀電極是目前pH中常用的參比電極。
2、玻璃電極的功能是建立一個(gè)對(duì)所測(cè)量溶液的氫離子活度發(fā)生變化作出反應(yīng)的電位差。把對(duì)pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中，就組成一個(gè)原電池，該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。E電池=E參比+E玻璃，如果溫度恒定，這個(gè)電池的電位隨待測(cè)溶液的pH變化而變化，而測(cè)量pH計(jì)中的電池產(chǎn)生的電位是困難的，因其電動(dòng)勢(shì)非常小，且電路的阻抗又非常大1-100MΩ;因此，必須把信號(hào)放大，使其足以推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)毫伏表或毫安表。
3、電流計(jì)的功能就是將原電池的電位放大若干倍，放大了的信號(hào)通過(guò)電表顯示出，電表指針偏轉(zhuǎn)的程度表示其推動(dòng)的信號(hào)的強(qiáng)度，為了使用上的需要，pH電流表的表盤刻有相應(yīng)的pH數(shù)值;而數(shù)字式pH計(jì)則直接以數(shù)字顯出pH值。
二、ph計(jì)的工作原理
PH計(jì)是以電位測(cè)定法來(lái)測(cè)量溶液PH值的，因此PH計(jì)的工作方式，除了能測(cè)量溶液的PH值以外，，還可以測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)。PH在拉丁文中，是Pondus hydrogenii的縮寫，是物質(zhì)中氫離子的活度，PH值則是氫離子濃度的對(duì)數(shù)的負(fù)數(shù)。
PH計(jì)的主要測(cè)量部件是玻璃電極和參比電極，玻璃電極對(duì)PH敏感，而參比電極的電位穩(wěn)定。將PH計(jì)的這兩個(gè)電極一起放入同一溶液中，就構(gòu)成了一個(gè)原電池，而這個(gè)原電池的電位，就是這玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。
PH計(jì)的參比電極電位穩(wěn)定，那么在溫度保持穩(wěn)定的情況下，溶液和電極所組成的原電池的電位變化，只和玻璃電極的電位有關(guān)，而玻璃電極的電位取決于待測(cè)溶液的PH值，因此通過(guò)對(duì)電位的變化測(cè)量，就可以得出PH溶液的PH值。
pH計(jì)原理圖
誤差校正
理論上，0～7～14pH的發(fā)生電位差在25℃時(shí)為+414mV～0～-414mV左右。在能斯特方程式中，電位差大約會(huì)變化-59mV，但實(shí)際上1pH的變化大約會(huì)變化-58mV，此外對(duì)于強(qiáng)酸性與強(qiáng)堿性由于玻璃膜的材質(zhì)以及液體的種類不同，會(huì)產(chǎn)生誤差。
pH計(jì)的電位差
pH計(jì)的校正使用符合JIS標(biāo)準(zhǔn)的pH標(biāo)準(zhǔn)液。pH標(biāo)準(zhǔn)液包括草酸鹽(1.68pH)、酞酸鹽(4.01pH)、中性磷酸鹽(6.86pH)、磷酸鹽(7.41pH)、硼酸鹽(9.18pH)、碳酸鹽(10.01pH)。
ph計(jì)怎么使用_ph計(jì)的使用方法(步驟)
一、ph計(jì)使用前的準(zhǔn)備工作
1、使用PH計(jì)之前先用三蒸水清洗電極，注意玻璃電極不要碰碎。
2、準(zhǔn)備在平臺(tái)PH計(jì)的旁邊放至調(diào)節(jié)用的NAOH液和HCL液。
3、在冰箱中拿出定PH液(PH=7.0)，放與平臺(tái)上。
4、打開(kāi)PH計(jì)，調(diào)定PH值，按︿﹀鍵選擇PH和CAL選項(xiàng)，選擇其中的CAL項(xiàng)，調(diào)節(jié)插入到PH液(PH=7.0)中，按《 》鍵選擇數(shù)據(jù)值到7.0處，出現(xiàn)小八叉即可。
5、將玻璃電極插入到待測(cè)的溶液中，再放入另一電極，適當(dāng)?shù)臄噭?dòng)液面(注意：不要碰碎玻璃電極)。
6、PH計(jì)的電子單元使用必須注意電路的保護(hù)，在不進(jìn)行PH值測(cè)量時(shí)，要將PH計(jì)的輸入短路，以避免PH計(jì)的損壞。
7、PH計(jì)的玻璃電極插座必須保持干凈、清潔和干燥，不能接觸鹽霧和酸霧等有害氣體，同時(shí)嚴(yán)禁玻璃電極插座上沾有任何的水溶液，以避免PH計(jì)高輸入阻抗。
8、未到你需要的PH值時(shí)要小心的加如NAOH液和HCL液，(據(jù)調(diào)節(jié)范圍不同可以選擇不同濃度的調(diào)節(jié)液，濃度小時(shí)可以快加，濃度大時(shí)要加慢)。
9、加液時(shí)小心不要超過(guò)所需的定容量。
二、ph計(jì)怎么使用_ph計(jì)的使用方法(步驟)
1、后蓋打開(kāi)，裝入電池一塊。
2、裝上復(fù)合玻璃電極注意：
(1)復(fù)合電極下端是易碎玻璃泡，使用和存放時(shí)千萬(wàn)要注意，防止與其它物品相碰。
(2)復(fù)合電極內(nèi)有KCl飽和溶液作為傳導(dǎo)介質(zhì)，如干涸結(jié)果測(cè)定不準(zhǔn)必須隨時(shí)觀察有無(wú)液體，發(fā)現(xiàn)剩余很少量時(shí)到化驗(yàn)室灌注。
(3)復(fù)合電極儀器接口決不允許有污染，包括有水珠。
(4)復(fù)合電極連線不能強(qiáng)制性拉動(dòng)，防止線路接頭斷裂。
3、打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，再打到PH測(cè)量檔。
4、用溫度計(jì)測(cè)量PH6.86標(biāo)準(zhǔn)液的溫度，然后將PH計(jì)溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)到所測(cè)的溫度值下。
5、將復(fù)合電極用去離子水沖洗干凈，并用濾紙擦干。
6、將PH6.86標(biāo)準(zhǔn)溶液2～5ml倒入已用水洗凈并擦干的塑料燒杯中，洗滌燒杯和復(fù)合電極后倒掉，再加入20mlPH6.86標(biāo)準(zhǔn)溶液于塑料燒杯中，將復(fù)合電極插入于溶液中，用儀器定位旋鈕，調(diào)至讀數(shù)6.86，直到穩(wěn)定。 應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)：
(1)必須用PH6.86標(biāo)準(zhǔn)調(diào)定位。
(2)調(diào)完后，決不能再動(dòng)定位旋鈕。
7、將復(fù)合電極用去離子水洗凈，用濾紙擦干，用溫度計(jì)測(cè)量PH4.00溶液的溫度，并將儀器溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)到所測(cè)的溫度值下。
8、將PH4.00標(biāo)準(zhǔn)溶液2～5ml倒入另一個(gè)塑料燒杯中，洗滌燒杯和復(fù)合電極后倒掉，再加入20mlPH4.00標(biāo)準(zhǔn)溶液，將復(fù)合電極插入溶液中，讀數(shù)穩(wěn)定后，用斜率旋鈕調(diào)至PH4.00。 應(yīng)該注意斜率鈕調(diào)完后，決不能再動(dòng)。
9、用溫度計(jì)測(cè)定待測(cè)液溫度，并將儀器溫度補(bǔ)償調(diào)至所測(cè)溫度。
10、將復(fù)合電極插入待測(cè)溶液中，讀取PH值，即為待測(cè)液PH值。 應(yīng)該注意以下兩點(diǎn)：
(1)測(cè)定時(shí)溫度不能過(guò)高，如超過(guò)40℃測(cè)定結(jié)果不準(zhǔn)，需用燒杯取出稍冷。
(2)復(fù)合電極避免和有機(jī)物接觸，一旦接觸或沾污要用無(wú)水乙醇清洗干凈。
11、注意事項(xiàng)： 儀器在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)，即以上4～8款操作。如果儀器不關(guān)機(jī)，可以連續(xù)測(cè)定，一旦關(guān)機(jī)就要校準(zhǔn)。但12小時(shí)即使不關(guān)機(jī)也必須校準(zhǔn)一次。
三、ph計(jì)使用注意事項(xiàng)
1、一般情況下，ph計(jì)儀器在連續(xù)使用時(shí)，每天要標(biāo)定一次;一般在24小時(shí)內(nèi)儀器不需再標(biāo)定。
2、使用前要拉下ph計(jì)電極上端的橡皮套使其露出上端小孔。
3、標(biāo)定的緩沖溶液一般次用pH=6.86的溶液，第二次用接近被測(cè)溶液pH值的緩沖液，如被測(cè)溶液為酸性時(shí)，緩沖液應(yīng)選pH=4.00;如被測(cè)溶液為堿性時(shí)則選pH=9.18的緩沖液。
4、測(cè)量時(shí)，電極的引入導(dǎo)線應(yīng)保持靜止，否則會(huì)引起測(cè)量不穩(wěn)定。
5、電極切忌浸泡在蒸餾水中。PH計(jì)所使用的電極如為新電極或長(zhǎng)期未使用過(guò)的電極，則在使用前必須用蒸餾水進(jìn)行數(shù)小時(shí)的浸泡，這樣PH計(jì)電極的不對(duì)稱電位可以被降低到穩(wěn)定水平，從而降低電極的內(nèi)阻。
6、PH計(jì)在進(jìn)行PH值測(cè)量時(shí)，要保證電極的球泡*進(jìn)入到被測(cè)量介質(zhì)內(nèi)，這樣才能獲得更加準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
7、PH計(jì)使用時(shí)，要去除參比電極點(diǎn)解液加液口的橡皮塞，這樣參比電解液就能夠在重力的
二.pH計(jì)的保養(yǎng)
1.pH計(jì)玻璃電極的貯存
pH計(jì)短期內(nèi)不用時(shí)，可充分浸泡在飽和KCl溶液中。但若長(zhǎng)期不用，應(yīng)將其干放，切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。
2.pH玻璃電極的清洗
玻璃電極球泡受污染可能使電極響應(yīng)時(shí)間加長(zhǎng)。可用CCl4或皂液揩去污物，然后浸入蒸餾水一晝夜后繼續(xù)使用。污染嚴(yán)重時(shí)，可用5%HF溶液浸10～20分鐘，立即用水沖洗干凈，然后，浸入0.1N HCl溶液一晝夜后繼續(xù)使用。
3.玻璃電極老化的處理
玻璃電極的老化與膠層結(jié)構(gòu)漸進(jìn)變化有關(guān)。舊電極響應(yīng)遲緩，膜電阻高，斜率低。用HF浸蝕掉外層膠層，經(jīng)常能改善電極性能。若能用此法定期清除內(nèi)外層膠層，則電極的壽命幾乎是無(wú)限的。
4.參比電極的貯存
銀-氯化銀電極的貯存液是飽和KCl溶液，高濃度KCl溶液可以防止氯化銀在液接界處沉淀，并維持液接界處于工作狀態(tài)。此方法也適用于復(fù)合電極的貯存。
常見(jiàn)問(wèn)題及解決方案
1.同一樣品，兩次測(cè)量的 pH值不一樣?
溫度變化或樣品本身發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，都會(huì)引起 pH值的變化。所以，應(yīng)盡量保持溫度一致，并且避免化學(xué)反應(yīng)。
2.同一樣品，同時(shí)在兩臺(tái) pH計(jì)上測(cè)量，讀數(shù)不一致?
由于兩臺(tái) pH計(jì)的校正條件不一樣(如，不同時(shí)間做的校正)，造成測(cè)量值有差異。所以要用同一緩沖液在同一時(shí)間里對(duì) pH計(jì)進(jìn)行校正，然后再同時(shí)測(cè)定。
3.為什么緩沖液在有效期內(nèi)已經(jīng)變質(zhì)不能使用了?
緩沖液的有效期是指未開(kāi)封使用狀態(tài)下的保存期。一旦開(kāi)封使用后，由于空氣中各種霉菌的作用，緩沖液較易變質(zhì)。
注意：已使用過(guò)的緩沖液，千萬(wàn)不能倒回原裝瓶中!
4.電極需多久校準(zhǔn)一次?
電極的校準(zhǔn)頻率取決于電極的使用、保養(yǎng)、樣品性質(zhì)以及測(cè)量精度等具體情況。 建議每天校準(zhǔn)一次，長(zhǎng)不要超過(guò)每周一次校準(zhǔn)。 更換電極以及長(zhǎng)時(shí)間不使用，在使用前必須先校準(zhǔn)。
5.如何保養(yǎng) pH電極?
電極使用一段時(shí)間后，若發(fā)現(xiàn)斜率變低、響應(yīng)速度變慢等情況，可嘗試下列方法:
?、偃魷y(cè)量樣品中含有蛋白質(zhì)，可用胃蛋白酶 /鹽酸洗液清洗電極膜。
?、谌魷y(cè)量樣品為油性/有機(jī)液體，可用丙酮或乙醇沖洗。
?、廴舭l(fā)現(xiàn)電極液絡(luò)部變臟變黑，可用硫醇清洗液清洗液絡(luò)部。
?、芑罨姌O膜，活化方法：電極再生液浸泡 30秒，再用 3mol/L KCl溶液浸泡 5小時(shí)。
6.樣品溫度為 10℃，此時(shí)儀表顯示的是 10℃還是 25℃下的 pH值?
酸度計(jì)顯示的是溶液在當(dāng)前溫度下的 pH值,若在 10℃測(cè)量，儀表顯示的是溶液 10℃的值,如果需要得到 25℃的 pH，必須把溶液溫度升/降溫至 25℃，再進(jìn)行測(cè)量。酸度計(jì)的溫度補(bǔ)償指的是補(bǔ)償溫度對(duì) pH電極的影響，但不能將任何溫度下的 pH值補(bǔ)償?shù)?25℃。
7.為什么電極放在 pH7.00的緩沖液中校正后，顯示為 7.02?
此時(shí)緩沖液溫度在 20℃左右。由于緩沖液的 pH值會(huì)隨溫度變化有小量變化，7.00只是緩沖液在25℃下的值，而緩沖液在 20℃時(shí)的值應(yīng)為 7.02。pH計(jì)能自動(dòng)補(bǔ)償溫度對(duì)緩沖液的影響以保證測(cè)量精度。
8.pH電極壽命有多長(zhǎng)?
pH電極的壽命與測(cè)量樣品的性質(zhì)、樣品溫度及使用的頻率、保養(yǎng)情況有關(guān)。 在正常使用、正確保養(yǎng)的情況下，pH電極壽命為 1至 2年。
9.檢測(cè)pH計(jì)準(zhǔn)不準(zhǔn)?
測(cè)pH計(jì)準(zhǔn)不準(zhǔn)?僅有可靠和簡(jiǎn)單的方法就是以pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來(lái)進(jìn)行檢定。取三個(gè)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：pH6.86、pH4.00、pH9.18(應(yīng)是新鮮配制并且溫度相同)，以pH6.86進(jìn)行定位校準(zhǔn)，以pH4.00進(jìn)行斜率校準(zhǔn)，然后測(cè)試pH9.18看pH計(jì)是否準(zhǔn)確，是否合格立見(jiàn)分曉。如果精度不合格，還可以進(jìn)一步判斷是pH計(jì)有問(wèn)題還是pH電極有問(wèn)題。
10.pH計(jì)數(shù)字不穩(wěn)定現(xiàn)象原因總結(jié)：
?、贆z查電極是否已損壞;
?、趹?yīng)該是電極使用的時(shí)間太長(zhǎng)了，先校準(zhǔn)看一下是否有效;
③可試下用2.5mmoL/L的KCL溶液浸泡探頭;
?、芮逑匆幌虏Ａ?，是不是時(shí)間長(zhǎng)了，上面附著了一些有機(jī)物，導(dǎo)致反應(yīng)不靈敏;
⑤在水中存在著一個(gè)化學(xué)平CO2+H2O→H++HCO3-，由于一般的純水或地表水都顯弱堿性導(dǎo)致該平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)故pH會(huì)一直上升;
⑥在被測(cè)水樣中加入中性鹽(如，KCl)作為離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑，改變?nèi)芤褐械碾x子總強(qiáng)度，增加導(dǎo)電性，使測(cè)量快速穩(wěn)定。此方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6P04.3-93中規(guī)定：“測(cè)量水樣時(shí)為了減少液接電位的影響和快速達(dá)到穩(wěn)定，每50mL水樣中加入一滴中性0.1moL/L KCl溶液。”雖然此方法改變了水樣中的離子強(qiáng)度，在一定程度上引起了其pH值得變化，但經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明此變化在數(shù)值上只改變了0.01pH左右，是*可以接受的。但采用這種方法時(shí)，一定要注意所加的KCL溶液不應(yīng)含任何堿性或酸性的雜質(zhì)。因此，KCl試劑要采用高純度的，所配溶液的水質(zhì)也要高純度的中性水質(zhì)。
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