pH計(jì),是一種常用的儀器設(shè)備,主要用來(lái)精密測(cè)量液體介質(zhì)的酸堿度值,pH計(jì)被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、污水處理、科研、制藥、發(fā)酵、化工、養(yǎng)殖、自來(lái)水等領(lǐng)域。該儀器也是食品廠、飲用水廠辦SC、HACCP等認(rèn)證中的必備檢驗(yàn)設(shè)備。1、什么是pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液?它有哪些特點(diǎn)?pH緩沖溶液是一種能使pH值保持穩(wěn)定的溶液。如果向這種溶液中加入少量的酸或堿,或者在溶液中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量的酸或堿,以及將溶液適當(dāng)稀釋,這個(gè)溶液的pH值基本上穩(wěn)定不變,這種能對(duì)抗少量酸堿加入而使pH值不變化的溶液就稱為緩沖溶液。pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液有以下特點(diǎn):(1)標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值是已知的,并達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度。(2)標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值有良好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性,具有較大的緩沖容量,較小的稀釋值和較小的溫度系數(shù)。(3)溶液的制備方法簡(jiǎn)單。2、如何配制pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液?對(duì)于一般pH測(cè)量,可使用成套的pH試劑(可配制250mL),配制溶液時(shí),應(yīng)使用去離子水,并預(yù)先煮沸15~30分鐘,以除去溶解的二氧化碳。剪開(kāi)塑料袋將試劑倒入燒杯中,用適量去離子水使之溶解,并沖洗包裝袋,再倒入250mL容量瓶中,稀釋至刻度,充分搖勻即可。
pH玻璃電極一般可以用蒸餾水或pH4的緩沖溶液浸泡。通常用pH4緩沖溶液浸泡更好上些,浸泡時(shí)間至24小時(shí)或更長(zhǎng),根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時(shí),參比電極的液接界也需要浸泡。因?yàn)?,如果液接界干涸?huì)使液接界電勢(shì)增大或不穩(wěn)定,參比電極的浸泡液必須和參比電極的外參比溶液一致,即,3.3mol/L的KCl溶液或飽和KCl溶液,浸泡時(shí)間一般幾小時(shí)即可。因此,對(duì)pH復(fù)合電極而言,就必須浸泡在含KCl的pH4緩沖液中,這樣才能對(duì)玻璃球泡和液接界同時(shí)起作用。這里要特別提醒注意,因?yàn)檫^(guò)去人們使用單支的PH玻璃電極已習(xí)慣于用去離子水或pH4組沖液浸泡,后來(lái)使用pH復(fù)合電極時(shí)依然采用這樣的浸泡方法,甚至在一些不正確的pH復(fù)合電極的使用說(shuō)明書(shū)中也會(huì)進(jìn)行這種錯(cuò)誤的指導(dǎo)。這種錯(cuò)誤的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的pH復(fù)合電極就成一支響應(yīng)慢、精度差的電極,而且浸泡時(shí)間越長(zhǎng)性能越差,因?yàn)榻?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的浸泡,液接界內(nèi)部(例如,砂芯內(nèi)部)的KCl濃度已大大降低了,使液接界電勢(shì)增大和不穩(wěn)定。當(dāng)然,只要在正確的浸泡溶液中重新浸泡數(shù)小時(shí),電極還是會(huì)復(fù)原的。另外,pH電極也不能浸泡在中性或堿性緩沖溶液中,長(zhǎng)期浸泡在此類溶液中會(huì)使PH玻璃膜響應(yīng)遲鈍。正確的pH電極浸泡液的配制:取pH4.00緩沖劑(250mL)一包,溶于250mL純水中,再加入56g分析純KCl,適當(dāng)加熱,攪拌至完全溶解即成。
參比電極:常用的參比電極有甘電極和銀-氯化銀電極(1)甘電極:在溶液PH的測(cè)定中使用普遍的參比電極是甘電極。結(jié)構(gòu)如下圖所示。甘電極由一個(gè)內(nèi)電極裝入一個(gè)玻璃外殼制成,內(nèi)電極的引線下端浸入中,下面裝有糊狀的甘,并用浸在溶液中的纖維絲堵塞。下部為溶液通道,一般用多孔陶瓷制成。溶液作為鹽橋。鹽橋連接內(nèi)電極和被測(cè)溶液,使之形成電通路。由能斯特公式,甘電極的電位為:式中E0=電極的標(biāo)準(zhǔn)電位R=氣體常數(shù)T=溶液的溫度F=法拉第常數(shù)CL-=氯離子濃度由上式可知甘電極的電位取決于氯離子濃度,改變氯離子濃度就能得到不同的電極電位。采用不同濃度的溶液,可以制成不同電位的甘電極。甘電極可分為飽和式、3.5N式、1N式和0.1N式等幾種。常用的飽和式甘電極,因?yàn)轱柡腿芤旱臐舛纫子诒3?。?dāng)溶液為飽和,溫度為25℃時(shí),甘的電極電位為E= 0.2433V。甘電極的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電位較穩(wěn)定。缺點(diǎn)是受溫度影響較大。(2)銀-氯化銀電極:原理與甘電極相似。當(dāng)溶液為飽和,溫度為25℃時(shí),甘的電極電位為E= 0.297V。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,電極電位在溫度較高時(shí)仍然較穩(wěn)定。
測(cè)定溶液的pH值,工業(yè)上是用電位法原理所構(gòu)成的pH計(jì),它是由pH電極組成的發(fā)送部分和電子部件組成的檢測(cè)部分構(gòu)成。發(fā)送部分時(shí)由參比pH電極、工作pH電極組成。當(dāng)被測(cè)溶液流經(jīng)發(fā)送部分時(shí),pH電極和被測(cè)溶液就形成一個(gè)化學(xué)原電池,兩pH電極之間就產(chǎn)生了電勢(shì),電勢(shì)的大小與被測(cè)溶液的pH值成對(duì)數(shù)函數(shù)關(guān)系。所以發(fā)送部分是一個(gè)轉(zhuǎn)換器,將被測(cè)溶液的pH值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。pH計(jì)的原理通過(guò)測(cè)定電極與參比電極組成的工作電池在溶液中測(cè)得的電位差,并利用待測(cè)溶液的pH值與工作電池的電勢(shì)大小之間的線性關(guān)系,再通過(guò)電流計(jì)轉(zhuǎn)換成pH單位數(shù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)定。