酸度計(jì)概覽
酸度計(jì)總篇
酸度計(jì)(也稱pH計(jì))是用來測(cè)量溶液pH值的儀器。這篇文章，從酸度計(jì)原理、級(jí)別和準(zhǔn)確度、使用和保養(yǎng)及酸度計(jì)操作等方面詳細(xì)介紹酸度計(jì)，將讓我們對(duì)酸度計(jì)有一個(gè)全面、徹底的認(rèn)識(shí)。
1、酸度計(jì)基本原理
酸度計(jì)(也稱pH計(jì))是用來測(cè)量溶液pH值的儀器。實(shí)驗(yàn)室常用的酸度計(jì)有雷磁25型，PHS-2型和PHS-3型等。雖然型號(hào)較多、結(jié)構(gòu)各異.但它們的原理相同。面板構(gòu)造有刻度指針顯示和數(shù)字顯示兩種。下面分別介pHS 一2C 型和pHS- 29 型酸度計(jì)。
酸度計(jì)測(cè)pH 值的方法是電位測(cè)定法。它除測(cè)量溶液的酸度外，還可以測(cè)量電池電動(dòng)勢(shì)(mV)。主要由參比電極(甘汞電極)，指示電極(玻璃電極)和精密電位計(jì)三部分組成。測(cè)量時(shí)用玻璃電極作指示電極，飽和甘汞電極(SCE)作參比電極，組成電池：
(一)玻璃電極I 待測(cè)pH 溶液IISCE(+)
由于甘汞電極的電極電位不隨溶液pH 值變化，在一定溫度下是一定值t 而玻璃電極的電極電位隨溶液pH 值的變化而改變，所以它們組成的電池電動(dòng)勢(shì)也只隨溶液的pH值而變化。
玻璃電極(圖1)由Ag-AgCl 電極、鹽酸和特制的球型玻璃膜構(gòu)成。將它插入待測(cè)溶液.其電極電位 與溶液pH 值有下列關(guān)系
式中 為玻璃電極標(biāo)準(zhǔn)電位.R 為氣體常數(shù)，T 為開爾文溫標(biāo)，F(xiàn) 為法拉第常數(shù)。飽和甘汞電極(SCE)(圖2)由汞、甘汞糊、飽和KCl 溶液構(gòu)。一定溫度下飽和KCl溶液的濃度為一定值.故飽和甘汞電極的電位中 也為一定值.298K 時(shí)為0.2412V。將玻璃電極和飽和甘汞電極插入溶液組成原電池.電池的電動(dòng)勢(shì)為：
由上式可知，E 與pH 呈線性關(guān)系。只要測(cè)得E 便可求得pH。由于4 乇通常是未知的，所以實(shí)際測(cè)定中應(yīng)該用與待測(cè)溶液pH 值相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液定位。在原電池中標(biāo)準(zhǔn)溶液給出的電動(dòng)勢(shì)為：
（二）、使用玻璃電極時(shí)應(yīng)注意：
(1)玻璃電極下端的玻璃膜易破碎，切忌與硬物接觸。
(2)初次使用時(shí)，應(yīng)將球形玻璃膜部分在蒸餾水中浸泡·晝夜。不用時(shí)也應(yīng)浸泡在蒸餾水中，以便下次使用時(shí)可簡(jiǎn)化浸泡手續(xù)。
(3)在測(cè)定強(qiáng)堿性溶液時(shí).應(yīng)盡快操作，測(cè)完后立即用水洗滌.以免堿液腐蝕玻璃膜。
(4)玻璃膜不可沾有油污。如發(fā)生這種情況.剛府先浸入酒糟中，再放人乙醚或四氯化碳中.然后再移到酒精中.最后用水沖洗并浸人水中。
(5)電極插頭上的有機(jī)玻璃管具有優(yōu)良的絕緣性能，切忌與化學(xué)藥品或油污接觸。
2、酸度計(jì)的級(jí)別和儀器的準(zhǔn)確度
酸度計(jì)的級(jí)別和儀器的準(zhǔn)確度是不同的兩個(gè)概念，儀器級(jí)別與其準(zhǔn)確度并不完全一致。酸度計(jì)的級(jí)別是按其指示器（簡(jiǎn)稱電計(jì)）的分度值（分辨率或最小顯示值）表示的，例如：分度為0.1pH的儀器稱為0.1級(jí)儀器；最小顯示值為 0.001pH的儀器稱為0.001級(jí)儀器，等等。而儀器的準(zhǔn)確度是電計(jì)與電極配套測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)溶液的綜合誤差，它不僅與電計(jì)有關(guān)，而且與玻璃電極和參比電極更有關(guān)。
從實(shí)際使用要求出發(fā)，目前電計(jì)的分度值為0.1～0.001pH，如果有必要的話，依當(dāng)前的科技水平，完全可以制作出更精密的電計(jì)。但是，由于結(jié)構(gòu)和制造等方面的原因，目前常用電極的性能還不能達(dá)到完全理想的程度。玻璃電極的重復(fù)性誤差和參比電極的溶液接界電勢(shì)穩(wěn)定性都不優(yōu)于0.01pH。因此， 電計(jì)的分辨率再高，儀器測(cè)試準(zhǔn)確度都難優(yōu)于0.01pH。但是,選擇高分辨率的儀器可以最大限度地克服或消除電計(jì)對(duì)測(cè)試誤差的影響。由于要使電計(jì)達(dá)到滿意 的精度已不成問題，所以目前都在儀器的智能化，人性化，可靠性，操作簡(jiǎn)便以及性價(jià)比等方面不斷創(chuàng)新和提高。成都方舟科技開發(fā)公司所生產(chǎn)的pHS-4C＋等 “＋”系列型號(hào)儀器正體現(xiàn)了這一趨勢(shì)。
酸度計(jì)的級(jí)別與其測(cè)試準(zhǔn)確度的關(guān)系在酸度計(jì)國家計(jì)量檢定規(guī)程（JJG 119—84）中規(guī)定如下，科立龍公司的PH儀器的級(jí)別區(qū)別規(guī)定也按如下區(qū)分：
儀器的級(jí)別 0.2級(jí) 0.1級(jí) 0.02級(jí) 0.01級(jí) 0.001級(jí)
分度值或最小顯示值（pH）0.2 0.1 0.02 0.01 0.001
電計(jì)示值誤差（pH）±0.1 ±0.05 ±0.01 ±0.01 ±0.002
配套測(cè)試示值總誤差（pH）±0.2 ±0.1 ±0.02 ±0.02 ±0.01
例如科立龍公司的酸度計(jì) KL-009I KL-009II/KL-03I KL-016 PC-2
注：配套測(cè)試時(shí)的測(cè)試范圍應(yīng)控制在pH3～pH10內(nèi)。
從上表可以看出，對(duì)于0.01級(jí)以下的酸度計(jì)，示值總誤差數(shù)值等于其級(jí)別，對(duì)于0.01級(jí)的酸度計(jì)，示值總誤差為0.02pH，對(duì)于0.001級(jí)酸度計(jì)， 其示值總誤差也只能達(dá)到±0.01pH，而且此時(shí)需要使用一級(jí)pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)才能得到保證。（注意：pH國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分一級(jí)和二級(jí)兩種，一般酸度計(jì)常用的是二級(jí)pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。）
還需要說明的是，儀器示值總誤差的檢測(cè)為什么要規(guī)定測(cè)試范圍為pH3～pH10呢？是由于參比電極的液接界電勢(shì)與溶液的pH有關(guān)，在pH3～pH10范圍內(nèi)液接界電勢(shì)可穩(wěn)定在±0.01pH范圍內(nèi)，若10＜pH＜3時(shí)，液接界電勢(shì)引起的誤差可高達(dá)±0.07pH。同時(shí)，玻璃電極在堿性和酸性溶液中還會(huì)產(chǎn)生堿誤和酸誤。因此必須規(guī)定在pH3～pH10范圍內(nèi)檢測(cè)，否則將無法區(qū)別各種級(jí)別酸度計(jì)的示值總誤差。
3、PH計(jì)正確使用與維護(hù)
酸度計(jì)簡(jiǎn)稱pH計(jì)，由電極和電計(jì)兩部分組成。使用中若能夠合理維護(hù)電極、按要求配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖液和正確操作電計(jì),可大大減小pH示值誤差，從而提高化學(xué)實(shí)驗(yàn)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性。
3.1 正確使用與保養(yǎng)電極
3.1 正確使用與保養(yǎng)電極
目前實(shí)驗(yàn)室使用的電極都是復(fù)合電極，其優(yōu)點(diǎn)是使用方便，不受氧化性或還原性物質(zhì)的影響，且平衡速度較快。使用時(shí)，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(nèi)氯化鉀溶液的液壓差。下面就把電極的使用與維護(hù)簡(jiǎn)單作一介紹：
⒈復(fù)合電極不用時(shí)，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(yīng)該透明而無裂紋；球泡內(nèi)要充滿溶液，不能有氣泡存在。
⒊測(cè)量濃度較大的溶液時(shí)，盡量縮短測(cè)量時(shí)間，用后仔細(xì)清洗，防止被測(cè)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(yīng)用濾紙吸干, 避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染，影響測(cè)量精度。
⒌測(cè)量中注意電極的銀―氯化銀內(nèi)參比電極應(yīng)浸入到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中，避免電計(jì)顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象。使用時(shí)，注意將電極輕輕甩幾下。
⒍電極不能用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他腐蝕性溶液。
⒎嚴(yán)禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。
3.2 標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的配制及其保存
⒈pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)應(yīng)保存在干燥的地方，如混合磷酸鹽pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在空氣濕度較大時(shí)就會(huì)發(fā)生潮解,一旦出現(xiàn)潮解,pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)即不可使用。
⒉配制pH標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)使用二次蒸餾水或者是去離子水。如果是用于0.1級(jí)pH計(jì)測(cè)量，則可以用普通蒸餾水
。
⒊配制pH標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)使用較小的燒杯來稀釋，以減少沾在燒杯壁上的pH標(biāo)準(zhǔn)液。存放pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的塑料袋或其它容器，除了應(yīng)倒干凈以外，還應(yīng)用蒸餾水多次沖洗，然后將其倒入配制的pH標(biāo)準(zhǔn)溶液中，以保證配制的pH標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確無誤。
⒊配制pH標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)使用較小的燒杯來稀釋，以減少沾在燒杯壁上的pH標(biāo)準(zhǔn)液。存放pH標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的塑料袋或其它容器，除了應(yīng)倒干凈以外，還應(yīng)用蒸餾水多次沖洗，然后將其倒入配制的pH標(biāo)準(zhǔn)溶液中，以保證配制的pH標(biāo)準(zhǔn)溶液準(zhǔn)確無誤。
⒋配制好的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液一般可保存2―3個(gè)月，如發(fā)現(xiàn)有渾濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象時(shí)，不能繼續(xù)使用。
⒌堿性標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)裝在聚乙烯瓶中密閉保存。防止二氧化碳進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)溶液后形成碳酸，降低其pH值。
3.3 pH計(jì)的正確校準(zhǔn)
pH 計(jì)因電計(jì)設(shè)計(jì)的不同而類型很多，其操作步驟各有不同，因而pH計(jì)的操作應(yīng)嚴(yán)格按照其使用說明書正確進(jìn)行。在具體操作中，校準(zhǔn)是pH計(jì)使用操作中的一重要步 驟。表1的數(shù)據(jù)是精度為0.01級(jí)、經(jīng)過計(jì)量檢定合格的pH計(jì)在未校準(zhǔn)時(shí)與校準(zhǔn)后的測(cè)量值，從中可以看出校準(zhǔn)的重要性。
|
標(biāo)準(zhǔn)pH |
校準(zhǔn)前誤差（pH） |
校準(zhǔn)后的誤差（pH） |
|
13.000 |
00.0600 |
00.000 |
|
12.000 |
00.0450 |
00.0005 |
|
11.000 |
00.0500 |
00.0010 |
|
10.000 |
00.0300 |
00.0000 |
|
9.000 |
00.0200 |
00.0000 |
|
8.000 |
00.010 |
00.0005 |
|
7.000 |
00.0015 |
00.0000 |
|
6.000 |
-00.0100 |
-00.0005 |
|
5.000 |
-00.0105 |
00.0005 |
|
4.000 |
00.0150 |
00.0000 |
|
3.000 |
-00.0300 |
00.0000 |
|
2.000 |
-00.0200 |
-00.0003 |
|
1.000 |
-00.0350 |
-00.0001 |
盡 管pH計(jì)種類很多，但其校準(zhǔn)方法均采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)法，即選擇兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液：一種是pH7標(biāo)準(zhǔn)緩沖液，第二種是pH9標(biāo)準(zhǔn)緩沖液或pH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。先用 pH7標(biāo)準(zhǔn)緩沖液對(duì)電計(jì)進(jìn)行定位，再根據(jù)待測(cè)溶液的酸堿性選擇第二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。如果待測(cè)溶液呈酸性，則選用pH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液；如果待測(cè)溶液呈堿性，則選 用pH9標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。若是手動(dòng)調(diào)節(jié)的pH計(jì)，應(yīng)在兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液之間反復(fù)操作幾次，直至不需再調(diào)節(jié)其零點(diǎn)和定位（斜率）旋鈕，pH計(jì)即可準(zhǔn)確顯示兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液pH值。則校準(zhǔn)過程結(jié)束。此后，在測(cè)量過程中零點(diǎn)和定位旋鈕就不應(yīng)再動(dòng)。若是智能式pH計(jì)，則不需反復(fù)調(diào)節(jié)，因?yàn)槠鋬?nèi)部已貯存幾種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH 值可供選擇、而且可以自動(dòng)識(shí)別并自動(dòng)校準(zhǔn)。但要注意標(biāo)準(zhǔn)緩沖液選擇及其配制的準(zhǔn)確性。智能式0.01級(jí)pH計(jì)一般內(nèi)存有三至五種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液pH值，如科立 龍公司的KL-016型pH計(jì)等。
其次，在校準(zhǔn)前應(yīng)特別注意待測(cè)溶液的溫度。以便正確選擇標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,并調(diào)節(jié)電計(jì)面板上的溫度補(bǔ)償旋鈕,使其與待測(cè)溶液的溫度一致。不同的溫度下，標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值是不一樣的。如下表所示：
|
溫度（℃） |
pH7 |
pH4 |
pH9.2 |
|
10 |
6.92 |
4.00 |
9.33 |
|
15 |
6.90 |
4.00 |
9.28 |
|
20 |
6.86 |
4.00 |
9.18 |
|
25 |
6.86 |
4.00 |
9.18 |
|
30 |
6.85 |
4.01 |
9.14 |
校準(zhǔn)工作結(jié)束后，對(duì)使用頻繁的pH計(jì)一般在48小時(shí)內(nèi)儀器不需再次定標(biāo)。如遇到下列情況之一，儀器則需要重新標(biāo)定：
1、溶液溫度與定標(biāo)溫度有較大的差異時(shí).
2、電極在空氣中暴露過久，如半小時(shí)以上時(shí).
3、定位或斜率調(diào)節(jié)器被誤動(dòng)；
4、測(cè)量過酸（pH＜2）或過堿（pH＞12）的溶液后；
5、換過電極后；
6、當(dāng)所測(cè)溶液的pH值不在兩點(diǎn)定標(biāo)時(shí)所選溶液的中間，且距7pH又較遠(yuǎn)時(shí)。
1、溶液溫度與定標(biāo)溫度有較大的差異時(shí).
2、電極在空氣中暴露過久，如半小時(shí)以上時(shí).
3、定位或斜率調(diào)節(jié)器被誤動(dòng)；
4、測(cè)量過酸（pH＜2）或過堿（pH＞12）的溶液后；
5、換過電極后；
6、當(dāng)所測(cè)溶液的pH值不在兩點(diǎn)定標(biāo)時(shí)所選溶液的中間，且距7pH又較遠(yuǎn)時(shí)。
4、PH測(cè)定儀操作指南
4.1 電極準(zhǔn)備：
1、拔掉電極上的運(yùn)輸保護(hù)蓋。
2、用蒸餾水沖洗電極以清除沉積鹽。
3、像甩動(dòng)醫(yī)用體溫計(jì)一樣甩動(dòng)電極以排除氣泡。
4、將電極浸泡于3MKCL溶液2小時(shí)以活化電極。
5、將電極與測(cè)試儀連接。
4.2 標(biāo)定及測(cè)量
4.2.1 雙緩沖溶液標(biāo)定：
每天接通電源后需對(duì)主機(jī)預(yù)熱10分鐘，然后對(duì)電極進(jìn)行標(biāo)定1次，保證儀器處于最佳工作狀態(tài)。
1、根據(jù)被測(cè)溶液的酸堿性，選擇2點(diǎn)緩沖溶液值進(jìn)行標(biāo)定。第一點(diǎn)緩沖溶液的PH值應(yīng)為PH6.86，第二點(diǎn)緩沖溶液的PH值需與被測(cè)溶液的酸堿性一致，即選擇PH4.00或PH9.18的緩沖溶液。
2、先按標(biāo)定建（CAL），然后壓確定鍵（YES），通過滾動(dòng)鍵（︽）選擇二點(diǎn)緩沖溶液（7-4或7-9），再壓確定鍵（YES）。
3、蒸餾水沖洗電極，并用濾紙擦干，然后將電極置于PH6.86的緩沖溶液，攪動(dòng)一下緩沖溶液，當(dāng)Ready燈亮?xí)r，壓確定鍵（YES）表示第一點(diǎn)已標(biāo)定。
4、蒸餾水沖洗電極，并用濾紙擦干，然后將電極置于PH4.00或PH9.18的第二點(diǎn)緩沖溶液，攪動(dòng)一下緩沖溶液，當(dāng)Ready燈亮?xí)r，壓確定鍵（YES）表示第二點(diǎn)已標(biāo)定。
5、兩點(diǎn)標(biāo)定結(jié)束后，儀器進(jìn)入斜率方式，并顯示斜率值。
4.2.2 PH值的測(cè)量
1、標(biāo)定結(jié)束后，用蒸餾水沖洗電極。
2、將電極放入被測(cè)溶液，并輕微攪動(dòng)一下，當(dāng)Ready燈亮?xí)r，記錄PH值。
4.3 儲(chǔ)藏
儲(chǔ)藏一周以內(nèi)：將電極浸泡于3MKCL溶液中，避免讓溶液揮發(fā)。切勿將電極儲(chǔ)藏于蒸餾水中，否則將縮短電極壽命。
長(zhǎng)期儲(chǔ)藏：用蒸餾水沖洗電極。用保護(hù)蓋將探測(cè)表面蓋好并存放于干燥處。
4.4 清洗
1、常規(guī)清洗：將電極浸泡于0.1MKCL或0.1MHNO3溶液中30分鐘，然后浸泡于3MKCL溶液2小時(shí)。
2、油脂類清洗：用中性洗滌劑或甲醇溶液進(jìn)行沖洗。
3、蛋白脂類清洗：浸泡于0.1MKCL（含1％胃蛋白酶）15分鐘或次氯酸鈉溶液中5分鐘。
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