pH計,是一種常用的儀器設(shè)備,主要用來精密測量液體介質(zhì)的酸堿度值,pH計被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、污水處理、科研、制藥、發(fā)酵、化工、養(yǎng)殖、自來水等領(lǐng)域。該儀器也是食品廠、飲用水廠辦SC、HACCP等認證中的必備檢驗設(shè)備。1、什么是pH標準緩沖溶液?它有哪些特點?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,以及將溶液適當稀釋,這個溶液的pH值基本上穩(wěn)定不變,這種能對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標準緩沖液有以下特點:(1)標準溶液的pH值是已知的,并達到規(guī)定的準確度。(2)標準溶液的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)溶液的制備方法簡單。2、如何配制pH標準緩沖溶液?對于一般pH測量,可使用成套的pH試劑(可配制250mL),配制溶液時,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,浸泡時間至24小時或更長,根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時,參比電極的液接界也需要浸泡。因為,如果液接界干涸會使液接界電勢增大或不穩(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,浸泡時間一般幾小時即可。因此,對pH復(fù)合電極而言,就必須浸泡在含KCl的pH4緩沖液中,這樣才能對玻璃球泡和液接界同時起作用。這里要特別提醒注意,因為過去人們使用單支的PH玻璃電極已習(xí)慣于用去離子水或pH4組沖液浸泡,后來使用pH復(fù)合電極時依然采用這樣的浸泡方法,甚至在一些不正確的pH復(fù)合電極的使用說明書中也會進行這種錯誤的指導(dǎo)。這種錯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,而且浸泡時間越長性能越差,因為經(jīng)過長時間的浸泡,液接界內(nèi)部(例如,砂芯內(nèi)部)的KCl濃度已大大降低了,使液接界電勢增大和不穩(wěn)定。當然,只要在正確的浸泡溶液中重新浸泡數(shù)小時,電極還是會復(fù)原的。另外,pH電極也不能浸泡在中性或堿性緩沖溶液中,長期浸泡在此類溶液中會使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。甘電極由一個內(nèi)電極裝入一個玻璃外殼制成,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=電極的標準電位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,因為飽和溶液的濃度易于保持。當溶液為飽和,溫度為25℃時,甘的電極電位為E= 0.2433V。甘電極的優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,電位較穩(wěn)定。缺點是受溫度影響較大。(2)銀-氯化銀電極:原理與甘電極相似。當溶液為飽和,溫度為25℃時,甘的電極電位為E= 0.297V。它結(jié)構(gòu)簡單,電極電位在溫度較高時仍然較穩(wěn)定。
測定溶液的pH值,工業(yè)上是用電位法原理所構(gòu)成的pH計,它是由pH電極組成的發(fā)送部分和電子部件組成的檢測部分構(gòu)成。發(fā)送部分時由參比pH電極、工作pH電極組成。當被測溶液流經(jīng)發(fā)送部分時,pH電極和被測溶液就形成一個化學(xué)原電池,兩pH電極之間就產(chǎn)生了電勢,電勢的大小與被測溶液的pH值成對數(shù)函數(shù)關(guān)系。所以發(fā)送部分是一個轉(zhuǎn)換器,將被測溶液的pH值轉(zhuǎn)換成電信號。pH計的原理通過測定電極與參比電極組成的工作電池在溶液中測得的電位差,并利用待測溶液的pH值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系,再通過電流計轉(zhuǎn)換成pH單位數(shù)值來實現(xiàn)測定。