PH計/酸度計/電導率儀

PH計/酸度計/電導率儀
PH計是一種常用的儀器設備，主要用來精密測量液體介質的酸堿度值，配上相應的離子選擇電極也可以測量離子電極電位MV值，廣泛應用于工業、農業、科研、環保等領域。
　　PH酸堿度計的分類
　　人們根據生產與生活的需要，科學地研究生產了許多型號的酸堿度計：
　　按測量精度上可分0.2級、0.1級、0.01級或更**度。
　　按儀器體積上分有筆式（迷你型）、便攜式、臺式還有在線連續監控測量的在線式。
　　根據使用的要求：
　　筆式（迷你型）與便攜式PH酸堿度計一般是檢測人員帶到現場檢測使用。
　　選擇PH酸堿度計的精度*是根據用戶測量所需的精度決定，而后根據用戶方便使用而選擇各式形狀的PH計。
　　結束語：
　　國外PH酸堿度計是上個世紀初開展研究發展，中國于上個世紀中葉也開始研究生產，近二十年PH酸堿度計迅猛發展，不管是質量與多功能性都可滿足人們的使用的需要。
　　目前隨著人們對PH的酸堿度計的使用與研究和科學技術的不斷發展，PH酸堿度計的電極與儀器都將有很大的發展，它將以更*的測量和更方便人們的使用為目標，不斷發展。
　　附：PH酸堿度計的定義、原理與測量方法
　　什么是PH？PH是拉丁文“Pondushydrogenii”一詞的縮寫（Pondus=壓強、壓力hydrogenium=氫），用來量度物質中氫離子的活性。這一活性直接關系到水溶液的酸性、中性和堿性。水在化學上是中性的，但不是沒有離子，即使化學純水也有微量被離解：嚴格地講，只有在與水分子水合作用以前，氫核不是以自由態存在。
　　H2O+ H2O=H3O+ + OHˉ
　　由于水全氫離子（H3O）的濃度事與氫離子（H）濃度等同看待，上式可以簡化成下述常用的形式：
　　H2O=H+ + OHˉ
　　此處正的氫離子人們在化學中表示為“H+離子”或“氫核”。水合氫核表示為“水合氫離子”。負的氫氧根離子稱為“氫氧化物離子”。
　　利用質量作用定律，對于純水的離解可以找到一平衡常數加以表示：
　　K =
　　H3O+·OH-
　　——————
　　H2O
　　由于水只有極少量被離解，因此水的克分子濃度實際為一常數，并且有平衡常數K可求出水的離子積KW。
　　KW=K×H2OKW=H3O+·OH－=10－7·10－7=10mol/l(25℃)
　　也就是說對于一升純水在25℃時存在10－7摩爾H3O+離子和10－7摩爾OHˉ離子。
　　在中性溶液中，氫離子H+和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10－7mol/l。如：
　　假如有過量的氫離子H+，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H+游離的物質。同樣，如果氫離子H+并使OHˉ離子游離，那末溶液就是堿性的。所以，給出CH+值就足以表示溶液的特性，呈酸性堿性，為了免于用此克分子濃度負冥指數進行運算，生物學家澤倫森（Soernsen）在1909年建議將此不便使用的數值用對數代替，并定義為“pH值”。數學上定義pH值為氫離子濃度的常用對數負值。即
　　因此，PH值是離子濃度以10為底的對數的負數：
　　改變50m3的水的pH值，從pH2到pH3需要500L漂白劑。然而，從pH6到pH7只需要50L的漂白劑。
　　測量PH值的方法很多，主要有化學分析法、試紙法、電位法。現主要介紹電位法測得PH值。
　　電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個系統，它的作用是使化學反應能量轉成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢（EMF）。此電動勢（EMF）由二個半電池構成，其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關，如H+；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。
　　例如，一支電極由一根插在含有銀離子的鹽溶液中的一根銀導線制成，在導線和溶液的界面處，由于金屬和鹽溶液二種物相中銀離子的不同活度，形成離子的充電過程，并形成一定的電位差。失去電子的銀離子進溶液。當沒有施加外電流進行反充電，也就是說沒有電流的話，這一過程*終會達到一個平衡。在這種平衡狀態下存在的電壓被稱為半電池電位或電極電位。這種（如上所述）由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電極被稱為*類電極。
　　此電位的測量是相對一個電位與鹽溶液的成分無關的參比電極進行的。這種具有獨立電位的參比電極也被稱為**電極。對于此類電極，金屬導線都是覆蓋一層此種金屬的微溶性鹽（如：Ag/AgCL），并且插入含有此種金屬鹽限離子的電解質溶液中。此時半電池電位或電極電位的大小取決于此種陰離子的活度。
　　此二種電極之間的電壓遵循能斯特（NERNST）公式：
　　E =
　　E0+
　　R·T
　　——
　　·1n aMe
　　n·F
　　式中：E—電位 ]
　　0—電極的標準電壓
　　R—氣體常數（8.31439焦耳/摩爾和℃）
　　T—開氏*溫度（例：20℃=273+293開爾文）
　　F—法拉弟常數（96493庫化/當量）
　　n—被測離子的化合價（銀=1，氫=1）
　　aMe—離子的活度
　　標準氫電極是**電位測量的參比點。標準氫電極是一根鉑絲，用電解的方法鍍（涂覆）上氯化鉑，并且在四周充入氫氣（固定壓力為1013hpa）構成的。
　　將此電極浸入在25℃時H3O+離子含量為1mol/l溶液中便形成電化學中**電位測量所參照的半電池電位或電極電位。其中氫電極做為參比電極在實踐中很難實現，于是使用**類電極做為參比電極。其中*常用的便是銀/氯化銀電極。該電極通過溶解的AgCl對于氯離子濃度的變化起反應。
　　此參比電極的電極電位通過飽和的kcl貯池（如：3mol/lkcl）來實現恒定。液體或凝膠形式的電解質溶液通過隔膜與被測溶液相連通。
　　利用上述的電極組合—銀電極和Ag/AgCl參比電極可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電極換成鉑或金電極進行氧化還原電位的測量。例如：某種金屬離子的氧化階段。
　　*常用的PH指示電極是玻璃電極。它是一支端部吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內充填有含飽和AgCl的3mol/lkcl緩沖溶液，pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的電位差用Ag/AgCl傳導系統，
　　如**電極，導出。PH復合電極和PH固態電極，
　　此電位差遵循能斯特公式：
　　E=
　　E0+
　　R·T
　　——
　　·1n a H3O+
　　n·F
　　E=59.16mv/25℃ per pH
　　式中R和F為常數，n為化合價，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講n=1。溫度“T”做為變量，在能斯特公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。
　　對于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2mv/perpH變化。用pH值來表示則每1℃第1pH變化0.0033pH值。
　　這也就是說：對于20～30℃之間和7pH左右的測量不需要對溫度變化進行補償；而對于溫度＞30℃或＜20℃和pH值＞8pH或6pH的應用場合則必須對溫度變化進行補償。
　　pH值一電位一離子濃度之間的關系
　　0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314OH離子
　　14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 10H 離子
　　0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314pH
　　+414.4???? ?? ????+.59.20-59.2???????????? ???? -414.4 mv/25℃
　　從以上我們對PH測量的原理進行了分析而得知我們只要用一臺毫伏計即可把PH值顯示出來
　　PH計(酸度計）測量時需注意的問題：
　　在進行操作前，應*先檢查電極的完好性。目前酸度計（PH計）上配套使用的電極大多數采用的是復合電極，老一代酸度計尚在使用玻璃電極與甘汞電極。由于復合電極使用比較廣泛，以下主要討論復合電極。
　　目前實驗室使用的復合電極主要有全封閉型和非封閉型兩種，全封閉型比較少，主要是以國外企業生產為主。復合電極使用前*先檢查玻璃球泡是否有裂痕、破碎，如果沒有，用pH緩沖溶液進行兩點標定時，定位與斜率按鈕均可調節到對應的pH值時，一般認為可以使用，否則可按使用說明書進行電極活化處理。活化方法是在4%氟化氫溶液中浸3～5s左右，取出用蒸餾水進行沖洗，然后在0.1mol/L的鹽酸溶液中浸泡數小時后，用蒸餾水沖洗干凈，再進行標定，即用pH值為6.86(25℃)的緩沖溶液進行定位，調節好后任意選擇另一種pH緩沖溶液進行斜率調節，如無法調節到，則需更換電極。非封閉型復合電極，里面要加外參比溶液即3mol/L氯化鉀溶液，所以必須檢查電極里的氯化鉀溶液是否在1/3以上，如果不到，需添加3mol/L氯化鉀溶液。如果氯化鉀溶液超出小孔位置，則把多余的氯化鉀溶液甩掉，使溶液位于小孔下面，并檢查溶液中是否有氣泡，如有氣泡要輕彈電極，把氣泡完全趕出。
　　在使用過程中應把電極上面的橡皮剝下，使小孔露在外面，否則在進行分析時，會產生負壓，導致氯化鉀溶液不能順利通過玻璃球泡與被測溶液進行離子交換，會使測量數據不準確。測量完成后應把橡皮復原，封住小孔。電極經蒸餾水清洗后，應浸泡在3mol/L氯化鉀溶液中，以保持電極球泡的濕潤，如果電極使用前發現保護液已流失，則應在3mol/L氯化鉀溶液中浸泡數小時，以使電極達到*好的測量狀態。在實際使用時，發現有的分析人員把復合電極當作玻璃電極來處理，放在蒸餾水中長時間浸泡，這是不正確的，這會使復合電極內的氯化鉀溶液濃度大大降低，導致在測量時電極反應不靈敏，*終導致測量數據不準確，因此不應把復合電極長時間浸泡在蒸餾水中。
　　^[2] 一、電極使用注意
　　1、玻璃電極插座應保持干燥、清潔，嚴禁接觸酸霧、鹽霧等有害氣體，嚴禁沾上水溶液，保證儀器的高輸入阻抗。
　　2、 不進行測量時，應將輸入短路，以免損壞儀器。
　　3、新電極或久置不用的電極在使用前，必須在蒸餾水中浸泡數小時。使電極不對稱電位降低達到穩定，降低電極內阻。
　　4、 測量時，電極球泡應全部浸入被測溶液中。
　　5、使用時，應使內參比電極浸在內參比溶液中，不要讓內參比溶液倒向電極帽一端，使內參比懸空。
　　6、使用時，應拔去參比電極電解液加液口的橡皮塞，以使參比電解液（鹽橋）借重力作用維持一定流速滲透并與被測溶液相通。否則，會造成讀數漂移。
　　7、 氯化鉀溶液中應該沒有氣泡，以免使測量回路斷開。
　　8、應該經常添加氯化鉀鹽橋溶液，保持液面高于銀/氯化銀絲。
　　二、校準溶液校準時注意
　　1、 測量時應按說明書規定的時間周期對儀器進行校準。
　　2、 校準時應注意：
　　標準緩沖溶液溫度盡量與被測溶液溫度接近。
　　定位標準緩沖溶液應盡量接近被測溶液的pH值。或兩點標定時，應盡量使被測溶液的pH值在兩個標準緩沖溶液的區間內。
　　校準后，應將浸入標準緩沖溶液的電極用水*沖洗，因為緩沖溶液的緩沖作用，帶入被測溶液后，造成測量誤差。
　　3、記錄被測溶液的pH值時應同時記錄被測溶液的溫度值，因為離開溫度值，pH值幾乎毫無意義。盡管大多數pH計都具有溫度補償功能，但**是補償電極的響應而已，也就是說只是半補償，而沒有同時對被測溶液進行溫度補償，即，全補償。
　　PH計使用的保養與維護：
　　（一）保養
　　1、 pH玻璃電極的貯存
　　短期：貯存在pH＝4的緩沖溶液中；
　　長期：貯存在pH＝7的緩沖溶液中。
　　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時間加長。可用CCl4或皂液揩去污物，然后浸入蒸餾水一晝夜后繼續使用。污染嚴重時，可用5％HF溶液浸10～20分鐘，立即用水沖洗干凈，然后浸入0.1NHCl溶液一晝夜后繼續使用。
　　3、 玻璃電極老化的處理
　　玻璃電極的老化與膠層結構漸進變化有關。舊電極響應遲緩，膜電阻高，斜率低。用氫氟酸浸蝕掉外層膠層，經常能改善電極性能。若能用此法定期**內外層膠層，則電極的壽命幾乎是無限的。
　　4、 參比電極的貯存
　　銀-氯化銀電極*好的貯存液是飽和氯化鉀溶液,高濃度氯化鉀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。此方法也適用于復合電極的貯存。
　　5、 參比電極的再生
　　參比電極發生的問題絕大多數是由液接界堵塞引起的，可用下列方法解決：
　　（1）浸泡液接界：用10％飽和氯化鉀溶液和90％蒸餾水的混合液，加熱*60～70℃，將電極浸入約5cm，浸泡20分鐘*1小時。此法可溶去電極端部的結晶。
　　（2）氨浸泡：當液接界被氯化銀堵塞時可用濃氨水浸除。具體方法是將電極內充洗凈，液放空后浸入氨水中10～20分鐘，但不要讓氨水進入電極內部。取出電極用蒸餾水洗凈，重新加入內充液后繼續使用。
　　（3）真空方法：將軟管套住參比電極液接界，使用水流吸氣泵，抽吸部分內充液穿過液接界，除去機械堵塞物。
　　（4）煮沸液接界：銀－氯化銀參比電極的液接界浸入沸水中10～20秒。注意，下一次煮沸前，應將電極冷卻到室溫。
　　（5）當以上方法均無效時，可采用砂紙研磨的機械方法去除堵塞。此法可能會使研磨下的砂粒塞入液接界。造成長久性堵塞。
　　（二）維護
　　目前實驗室使用的電極都是復合電極，其優點是使用方便，不受氧化性或還原性物質的影響，且平衡速度較快。使用時，將電極加液口上所套的橡膠套和下端的橡皮套全取下，以保持電極內氯化鉀溶液的液壓差。下面就把電極的使用與維護簡單作一介紹：
　　⒈復合電極不用時，可充分浸泡3M氯化鉀溶液中。切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。
　　⒉使用前，檢查玻璃電極前端的球泡。正常情況下，電極應該透明而無裂紋；球泡內要充滿溶液，不能有氣泡存在。
　　⒊測量濃度較大的溶液時，盡量縮短測量時間，用后仔細清洗，防止被測液粘附在電極上而污染電極。
　　⒋清洗電極后，不要用濾紙擦拭玻璃膜，而應用濾紙吸干,避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染，影響測量精度。
　　⒌測量中注意電極的銀—氯化銀內參比電極應浸入到球泡內氯化物緩沖溶液中，避免電計顯示部分出現數字亂跳現象。使用時，注意將電極輕輕甩幾下。
　　⒍電極不能用于強酸、強堿或其他腐蝕性溶液。
　　⒎嚴禁在脫水性介質如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。